确定有限自动机定义：http://en.wikipedia.org/wiki/Deterministic_finite_automaton
自动机在字符串匹配中的应用
1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4 #define ALPHABETLENGTH 53
5 #define GETMIN(x,y) ((x)<=(y)?(x):(y))
6
7 //判定pattern的前k个字符是不是（pattern的前q个字符加上字符a组成的）字符串的后缀
8 int IsSuffix(char *pattern,int k,int q,char a);
9 //创建自动机（二维数组），并且根据给定的pattern完成自动机的初始化
10 void Create(int*** array,char *pattern);
11 //根据创建的自动机进行模式匹配，并返回模式在给定文本中第一次出现的结束位置
12 int DFAMatcher(char* T,int** array,char *pattern);
13 //在程序结束时，将创建的自动机（二维数组）进行销毁
14 void Delete(int*** array,char *pattern);
15 //一个小函数，用来查找给定的字符a在预先设定的字母表中的位置
16 int SearchChar(char a);
17 //预先设定的字母表，包括26个大小写的字母以及一个空格，共53个字符
18 char alphabet[ALPHABETLENGTH]="abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ";
19
20 /*
21 *通过函数来进行二维数组的分配，需要用到三重指针，传进去的是一个指针数组的地址，
22 *直接传指针数组的话会造成悬垂指针，数组的构建需要根据pattern来构建
23 *二维数组实际上就相当于自动机（DFA）了
24 */
25 void Create(int*** array,char *pattern)
26 {
27 //临时变量
28 int i,j,k;
29 //pattern的长度
30 int patternlength=strlen(pattern);
31 //二位数组的行数等于pattern中字符数加1
32 int x=strlen(pattern)+1;
33 //二维数组的列数等于字母表中所有的字符个数，这里我采用的是26个小写字母加上26个大写字母
34 int y=ALPHABETLENGTH;
35 //开始分配二维数组的空间，如果分配失败的话则要撤销已分配的单元。这里分两种情况，
36 //一种是一开始就没有空间可分配，另一种是分配了一部分以后空间不足。
37 *array=(int**)malloc(sizeof(int)*x);
38 if(NULL==array)
39 {
40 fprintf(stderr,"\nspace is not enough!\n");
41 return;
42 }
43 for(i=0; i<x; i++)
44 {
45 if(((*array)[i]=(int*)malloc(sizeof(int)*y))==NULL)
46 {
47 while(--i>=0)
48 {
49 free((*array)[i]);
50 }
51 free(*array);
52 fprintf(stderr,"\nspace is not enough!\n");
53 return;
54 }
55 }
56 //下面开始初始化二维数组的自动机表了
57 for(i=0; i<=patternlength; i++)
58 {
59 for(j=0; j<ALPHABETLENGTH; j++)
60 {
61 k=GETMIN(patternlength+1,i+2);
62 do
63 {
64 --k;
65
66 }
67 while(k>0 && !IsSuffix(pattern,k,i,alphabet[j]));
68 (*array)[i][j]=k;
69 }
70 }
71 for(i=0; i<patternlength+1; i++)
72 {
73 for(j=0; j<ALPHABETLENGTH; j++)
74 {
75 printf("%d ",(*array)[i][j]);
76 }
77 printf("\n");
78 }
79 }
80
81 //为了实现Pk是Pqa的后缀，k和q是字符数组P的下标表示数组P的前k和前q个字符，a是一个字符表示连接在字符串Pq后面
82 int IsSuffix(char *pattern,int k,int q,char a)
83 {
84 int cmp;
85 char Q[q+1];
86 Q[q]=a;
87 strncpy(Q,pattern,q);
88 cmp=strncmp(pattern,Q+q-(k-1),k);
89 if(cmp==0)
90 {
91 return 1;
92 }
93 else
94 {
95 return 0;
96 }
97 }
98
99 //查找字符变量a在字母表中的位置
100 int SearchChar(char a)
101 {
102 int i=0;
103 while(alphabet[i]!=a)
104 {
105 ++i;
106 }
107 if(i>(ALPHABETLENGTH-1))
108 {
109 i=-1;
110 }
111 return i;
112 }
113 //利用自动机进行匹配
114 int DFAMatcher(char* T,int** array,char *pattern)
115 {
116 int i;
117 int n=strlen(T);
118 int m=strlen(pattern);
119 int q=0;
120 int position=0;
121
122 for(i=0; i<n; i++)
123 {
124 position=SearchChar(T[i]);
125 if(position<0)
126 {
127 fprintf(stderr,"字符[%c]不存在\n",T[i]);
128 return -1;
129 }
130 q=array[q][position];
131 if(q==m)
132 {
133 printf("find!\n");
134 break;
135 }
136 }
137 if(q!=m)
138 {
139 printf("unfind\n");
140 i=-1;
141 }
142 return i;//如果匹配成功返回pattern在字符串的结束位置，否则返回-1；
143 }
144 //程序结束进行销毁二维数组
145 void Delete(int*** array,char *pattern)
146 {
147 int i;
148 int m=strlen(pattern);
149 for(i=m; i>=0; i--)
150 {
151 free((*array)[i]);
152 }
153 free((*array));
154 }
155
156 int main(void)
157 {
158 char a[100]="defabcababacaghijkl";
159 char b[10]="ababaca";
160 int **array;
161 int i;
162 printf("开始构建自动机：\n");
163 Create(&array,b);
164 printf("自动机构建完毕!\n");
165 int end=DFAMatcher(a,array,b);
166 int first=end-strlen(b)+1;
167 if(end>=0)
168 {
169 printf("输入字符串：%s\n",a);
170 printf("模式：%s\n",b);
171 printf("结果：\n");
172 printf("%s\n",a);
173 for(i=0; i<strlen(a); i++)
174 {
175 if(i==end || i==first)
176 {
177 printf("|");
178 }
179 else
180 {
181 printf(" ");
182 }
183 }
184 printf("\nEnd Position:%d",end);
185 }
186 else
187 {
188 printf("结果出错了！");
189 }
190 Delete(&array,b);
191 return 1;
192 }
代码参考：出处
字符串匹配算法 之 基于DFA(确定性有限自动机)
时间： 2024-10-10 20:42:48