深入入门正则表达式（java） - 匹配原理 - 2 - 回溯

发布时间：2020-12-13 19:54:16 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：回溯（backtracking） NFA引擎最重要的性质是：它会一次处理各个子表达式或组成元素，遇到需要在两个可能成功的可能中进行选择的时候，它会选择其一，同时记住其他结果，以备后续需要需要做出选择的情形包括量词（决定是否尝试另一次匹配）和多选结构（决定

回溯（backtracking）

NFA引擎最重要的性质是：它会一次处理各个子表达式或组成元素，遇到需要在两个可能成功的可能中进行选择的时候，它会选择其一，同时记住其他结果，以备后续需要

需要做出选择的情形包括量词（决定是否尝试另一次匹配）和多选结构（决定选择哪个多选分支）

两个要点：

1.如果需要在“进行尝试”和“跳过尝试”之间选择，对于匹配优先量词来说，引擎会优先选择“进行尝试”，对于忽略优先量词来说，会选择“跳过尝试”

2.距离当前最近存储的选项就是当本地失败强制回溯返回的。使用的原则是LIFO（last in first out，后进先出）。

实际上，NFA搜索的过程算法就是深度优先（关于深度优先介绍见文章末尾，内容来自中文维机百科），只不过并不一定完全遍历，完成匹配之后就停止搜索了。下面我举几个简单的例子，画图来描述一下。

例，假如我们要匹配一串数字中的最后两位，目标字符串“3456”，正则“d+(dd)”，下面是一个流程示意图：
匹配过程比较简单，首先d+匹配3、4、5、6，其中绿色的圆圈是d+的备用位置。 d+继续尝试匹配，发现没有字符了，所以它的匹配结束，把控制权交给了d，然而d也无法匹配，所以需要进行回溯。正则回到第二个绿色圆圈那里，然后控制权交给d。现在d可以匹配到数字6了，匹配结束，控制权交给d，发现没有字符留给它，所以还需要回溯。正则回到第一个绿色圆圈那里，然后控制权交给d。现在d可以匹配到数字5了，匹配结束，控制权交给d，匹配到了数字6，匹配结束，至此整个表达式完成了匹配。（这里红色的圆圈表示交换控制权，这样方便理解。只有在绿色圆圈处才可能产生新的分支，其余地方，如果匹配失败，只需要原路返回到绿色圆圈处即可，然后尝试量词和多选结构的备用状态）环视中的回溯如果环视结构的匹配尝试结束，那么它就不会留下任何备用状态。如果匹配成功，它会放弃剩余的备用状态；如果匹配失败，则继续尝试匹配，直到所有备用状态用光，所以也不会留下备用状态。环视中，是有可能放弃备用状态的，下面要介绍的固化分组和占有优先量词也会具有这样的性质。下面有一条显而易见，但是又容易让大家忽略的事实。无论是匹配优先还是忽略优先，只要引擎报告匹配失败，它就必然尝试了所有可能。所以，如果有太多的回溯的可能，那么可能会使得你的程序阻塞，在android里面会产生ANR。之后会给出能阻塞程序的例子。（对于传统NFA来说，选择结构是按顺序的，并不是匹配优先也不是忽略优先）固化分组与占有优先量词 (?>...) ：固化分组 “?+”、“*+”、“++”、“{m,n}+” ：占有优先量词固化分组对于“(?>...)” 中的内容部分（省略号省略的部分）来说，与之前将过的匹配规则一致，没有什么区别，但是，当此部分表达式匹配完毕，开始匹配括号外面的部分时，括号内的所有备用状态都会被放弃，也就是说，如果之后的匹配失败，也不会回退固化分组之前记录的状态（因为出了固化分组后，它就忘了之前的状态了，这哥们记性不是很好）。固化分组和环视都有放弃备用状态的特点，我们可以考虑使用肯定环视来模拟固化分组。对于“(?>regex)” ，我们希望匹配了regex之后就放弃其备用状态，我们知道“(?=regex)”匹配结束之后会放弃其备选状态，那么可以使用“(?=(?:regex))1”，这样会比真正的固化分组慢一些，因为还要重新匹配“1”。下面给出一个简单的例子：目标字符串“abc”，正则“(?=w+)1” 首先w+会匹配abc，匹配完成后放弃其所有备选状态，把控制权交给“1”。“1”再次重新匹配abc。如果正则改为：“(?=w+)1c” 我想让w+匹配到“ab”，这样“1”就匹配到了“ab”，“c”对应“c”，匹配成功。但是，结果并不是这样的！和上面的匹配过程一样：首先w+会匹配abc，匹配完成后放弃其所有备选状态，把控制权交给“1”。“1”再次重新匹配abc。然后把控制权交给“c”，发现匹配失败，没有备用状态，整体匹配就失败了。有的同学可能会想，如果我让正则回溯到环视之前呢？其实也是一样的，当把控制权交给环视的时候，“w+”依然直接匹配“abc”，后面大家都知道了，然后再次回溯…… 所以当“c”无法匹配字符时，没有必要进行回溯，可以直接宣告匹配失败。下面看看这个正则表达式：“(?>.*?)” 如果上面的内容理解了，那么这个正则也不难了，它永远也匹配不到任何字符。

（编辑：李大同）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!