Python
完全なPCREを実装するのは多すぎるため、その基本的なサブセットのみを実装しました。
サポートします|.\.\w\W\s+*()
。入力正規表現は正しい必要があります。
例:
$ python regexp.py
^\s*(\w+)$
hello
Matches: hello
Group 1 hello
$ python regexp.py
(a*)+
infinite loop
$ python regexp.py
(\w+)@(\w+)(\.com|\.net)
sam@test.net
Matches: sam@test.net
Group 1 sam
Group 2 test
Group 3 .net
使い方:
詳細な理論については、このオートマトンの理論、言語、および計算の概要をお読みください。
アイデアは、元の正規表現を非決定性有限オートマトン(NFA)に変換することです。実際、PCRE正規表現は、少なくともプッシュダウンオートマトンを必要とする文脈自由文法ですが、PCREのサブセットに限定します。
有限オートマトンは、ノードが状態であり、エッジが遷移であり、各遷移に一致する入力がある有向グラフです。最初に、事前定義された開始ノードから開始します。遷移の1つに一致する入力を受け取るたびに、その遷移を新しい状態に移行します。ターミナルノードに到達すると、オートマトンは入力を受け入れたと呼ばれます。この場合、入力はtrueを返すマッチング関数です。
同じ状態から取得できるより多くの一致する遷移がある場合があるため、これらは非決定性オートマトンと呼ばれます。私の実装では、同じ状態へのすべての遷移は同じものと一致する必要があるため、一致する関数を宛先状態(states[dest][0]
)とともに保存しました。
ビルディングブロックを使用して、正規表現を有限オートマトンに変換します。ビルディングブロックには開始ノード(first
)と終了ノード(last
)があり、テキスト(空の可能性のある文字列)からの何かと一致します。
最も簡単な例は次のとおりです。
- マッチングは何もありません:
True
(first == last
)
- :文字にマッチします
c == txt[pos]
(first == last
)
- 一致する文字列の末尾:pos == len(txt)
(
first == last`)
また、次のトークンと一致するテキスト内の新しい位置が必要になります。
より複雑な例は次のとおりです(大文字はブロックを表します)。
一致するB +:
- ノードの作成:u、v(何も一致しない)
- トランジションの作成:u-> B.first、B.last-> v、v-> u
- ノードvに到達すると、すでにBに一致しています。次に、2つのオプションがあります。さらに進むか、Bの一致を再試行します。
一致するA | B | C:
- ノードの作成:u、v(何も一致しない)
- トランジションの作成:u-> A.first、u-> C.first、u-> C.first、
- トランジションの作成:A-> last-> v、B-> last-> v、C-> last-> v、
- あなたから任意のブロックに行くことができます
すべての正規表現演算子は、このように変換できます。を試してみてください*
。
最後の部分は、非常に単純な文法を必要とする正規表現を解析することです。
or: seq ('|' seq)*
seq: empty
seq: atom seq
seq: paran seq
paran: '(' or ')'
願わくば、単純な文法(LL(1)だと思いますが、間違っている場合は修正してください)を実装すると、NFAを作成するよりもはるかに簡単です。
NFAを入手したら、ターミナルノードに到達するまでバックトラックする必要があります。
ソースコード(またはこちら):
from functools import *
WORDCHAR = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ01234567890_'
def match_nothing(txt, pos):
return True, pos
def match_character(c, txt, pos):
return pos < len(txt) and txt[pos] == c, pos + 1
def match_space(txt, pos):
return pos < len(txt) and txt[pos].isspace(), pos + 1
def match_word(txt, pos):
return pos < len(txt) and txt[pos] in WORDCHAR, pos + 1
def match_nonword(txt, pos):
return pos < len(txt) and txt[pos] not in WORDCHAR, pos + 1
def match_dot(txt, pos):
return pos < len(txt), pos + 1
def match_start(txt, pos):
return pos == 0, pos
def match_end(txt, pos):
return pos == len(txt), pos
def create_state(states, match=None, last=None, next=None, name=None):
if next is None: next = []
if match is None: match = match_nothing
state = len(states)
states[state] = (match, next, name)
if last is not None:
states[last][1].append(state)
return state
def compile_or(states, last, regexp, pos):
mfirst = create_state(states, last=last, name='or_first')
mlast = create_state(states, name='or_last')
while True:
pos, first, last = compile_seq(states, mfirst, regexp, pos)
states[last][1].append(mlast)
if pos != len(regexp) and regexp[pos] == '|':
pos += 1
else:
assert pos == len(regexp) or regexp[pos] == ')'
break
return pos, mfirst, mlast
def compile_paren(states, last, regexp, pos):
states.setdefault(-2, []) # stores indexes
states.setdefault(-1, []) # stores text
group = len(states[-1])
states[-2].append(None)
states[-1].append(None)
def match_pfirst(txt, pos):
states[-2][group] = pos
return True, pos
def match_plast(txt, pos):
old = states[-2][group]
states[-1][group] = txt[old:pos]
return True, pos
mfirst = create_state(states, match=match_pfirst, last=last, name='paren_first')
mlast = create_state(states, match=match_plast, name='paren_last')
pos, first, last = compile_or(states, mfirst, regexp, pos)
assert regexp[pos] == ')'
states[last][1].append(mlast)
return pos + 1, mfirst, mlast
def compile_seq(states, last, regexp, pos):
first = create_state(states, last=last, name='seq')
last = first
while pos < len(regexp):
p = regexp[pos]
if p == '\\':
pos += 1
p += regexp[pos]
if p in '|)':
break
elif p == '(':
pos, first, last = compile_paren(states, last, regexp, pos + 1)
elif p in '+*':
# first -> u ->...-> last -> v -> t
# v -> first (matches at least once)
# first -> t (skip on *)
# u becomes new first
# first is inserted before u
u = create_state(states)
v = create_state(states, next=[first])
t = create_state(states, last=v)
states[last][1].append(v)
states[u] = states[first]
states[first] = (match_nothing, [[u], [u, t]][p == '*'])
last = t
pos += 1
else: # simple states
if p == '^':
state = create_state(states, match=match_start, last=last, name='begin')
elif p == '$':
state = create_state(states, match=match_end, last=last, name='end')
elif p == '.':
state = create_state(states, match=match_dot, last=last, name='dot')
elif p == '\\.':
state = create_state(states, match=partial(match_character, '.'), last=last, name='dot')
elif p == '\\s':
state = create_state(states, match=match_space, last=last, name='space')
elif p == '\\w':
state = create_state(states, match=match_word, last=last, name='word')
elif p == '\\W':
state = create_state(states, match=match_nonword, last=last, name='nonword')
elif p.isalnum() or p in '_@':
state = create_state(states, match=partial(match_character, p), last=last, name='char_' + p)
else:
assert False
first, last = state, state
pos += 1
return pos, first, last
def compile(regexp):
states = {}
pos, first, last = compile_or(states, create_state(states, name='root'), regexp, 0)
assert pos == len(regexp)
return states, last
def backtrack(states, last, string, start=None):
if start is None:
for i in range(len(string)):
if backtrack(states, last, string, i):
return True
return False
stack = [[0, 0, start]] # state, pos in next, pos in text
while stack:
state = stack[-1][0]
pos = stack[-1][2]
#print 'in state', state, states[state]
if state == last:
print 'Matches: ', string[start:pos]
for i in xrange(len(states[-1])):
print 'Group', i + 1, states[-1][i]
return True
while stack[-1][1] < len(states[state][1]):
nstate = states[state][1][stack[-1][1]]
stack[-1][1] += 1
ok, npos = states[nstate][0](string, pos)
if ok:
stack.append([nstate, 0, npos])
break
else:
pass
#print 'not matched', states[nstate][2]
else:
stack.pop()
return False
# regexp = '(\\w+)@(\\w+)(\\.com|\\.net)'
# string = 'sam@test.net'
regexp = raw_input()
string = raw_input()
states, last = compile(regexp)
backtrack(states, last, string)