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4 贪婪与非贪婪——最后的回顾
4.1 一个例子的匹配原理回顾

再回过头来看一下2.1.1节例子中正则,前面从应用角度进行了分析,但讨论过匹配原理后会发现,匹配过程并不是那么简单的,下面从匹配原理角度分析的匹配过程。

4-1

首先由“<”取得控制权,由位置0位开始尝试匹配,匹配字符“a”,匹配失败,第一轮匹配结束。第二轮匹配从位置1开始尝试匹配,同样匹配失败。第三轮从位置3开始尝试匹配,匹配字符“<”,匹配成功,控制权交给“d”。

d”尝试匹配字符“d”,匹配成功,控制权交给“i”。重复以上过程,直到由“>”匹配到字符“>”,控制权交给“.*”。

.*”属于贪婪模式,将从B处后的字符“t”开始,一直匹配到E处,也就是字符串结束位置,将控制权交给“<”。

<”从字符串结束位置尝试匹配,匹配失败,向前查找可供回溯的状态,把控制权交给“.*”,由“.*”让出一个字符“c”,把控制权再交给“<”,尝试匹配,匹配失败,向前查找可供回溯的状态。一直重复以上过程,直到“.*”让出已匹配的字符“<”,实际上也就是让出了已匹配的子串“</div>cc”为止,“<”才匹配字符“<”成功,控制权交给“/”。

接下来由“/”、“d”、“i”、“v”分别匹配对应的字符成功,此时整个正则表达式匹配完毕。

4.2 贪婪与非贪婪——量词的细节
4.2.1 区间量词的非贪婪模式

前面提到的非贪婪模式,一直都是使用的“*?”,而没有涉及到其它的区间量词,对于“*?”和“+?”这样的非贪婪模式,大多数接触过正则表达式的人都可以理解,但是对于区间量词的非贪婪模式,比如“{m,n}?”,要么是没见过,要么是不理解,主要是这种应用场景非常少,所以被忽略了。

首先需要明确的一点,就是量词“{m,n}”是匹配优先量词,虽然它有了上限,但是在达到上限之前,能够匹配,还是要尽可能多的匹配的。而“{m,n}?”就是对应的忽略优先量词了,在可匹配可不匹配的情况下,尽可能少的匹配。

接下来举一个例子说明这种非贪婪模式的应用。

举例(参考 限制字符长度与最小匹配):

需求:如何限制在长度为100的字符串中,从头匹配到最先出现的abc

csdn.{1,100}abc 这样写是最大匹配(1-100个字符串中,我需要最小的)

比如csdnfddabckjdsfjabc,匹配结果应为:csdnfddabc

正则表达式:csdn.{1,100}?abc

或许对这个例子还有人不是很理解,但是想想,其实“*”就等价于“{0,}”,“+”就等价于“{1,}”,“*?”也就是“{0,}?”,抽象出来也就是“{m,}?”,即上限为无穷大。如果上限为一个固定值,那就是“{m,n}?”,这样应该也就可以理解了。

{m}”没有放在匹配优先量词中,同样的,“{m}?”虽然被部分语言所支持,但是也没有放在忽略优先量词中,主要是因为这两种量词,实现的效果是一样的,只有被修饰的子表达式匹配m次才能匹配成功,且没有可供回溯的状态,所以也不存在是匹配优先还是忽略优先的问题,也就不在本文的讨论范围内。事实上即使讨论也没有意义的,只要知道它们的匹配行为也就是了。

4.2.2 忽略优先量词的匹配下限

对于匹配优先量词的匹配下限很好理解,“?”等价于“{0,1}”,它修饰的子表达式,最少匹配0次,最多匹配1次;“*”等价于“{0,}”,它修饰的子表达式,最少匹配0次,最多匹配无穷多次;“+”等价于“{1,}”,它修饰的子表达式,最少匹配1次,最多匹配无穷多次。

对于忽略优先量词的下限,也是容易忽略的。

??”也是忽略优先量词,被修饰的子表达式使用的也是非贪婪模式,“??”修饰的子表达式,最少匹配0次,最多匹配1次。在匹配过程中,遵循非贪婪模式匹配原则,先不匹配,即匹配0次,记录回溯状态,只有不得不匹配时,才去尝试匹配。

*?”修饰的子表达式,最少匹配0次,最多匹配无穷多次;“+?”修饰的子表达式,最少匹配1次,最多匹配无穷多次,“+?”虽然使用的是非贪婪模式,在匹配过程中,首先要匹配一个字符,之后才是忽略匹配的,这一点也需要注意。

4.3 贪婪与非贪婪模式小结

Ø 从语法角度看贪婪与非贪婪

被匹配优先量词修饰的子表达式,使用的是贪婪模式;被忽略优先量词修饰的子表达式,使用的是非贪婪模式。

匹配优先量词包括:“{m,n}”、“{m,}”、“?”、“*”和“+”。

忽略优先量词包括:“{m,n}?”、“{m,}?”、“??”、“*?”和“+?”。

Ø 从应用角度看贪婪与非贪婪

贪婪与非贪婪模式影响的是被量词修饰的子表达式的匹配行为,贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下,尽可能多的匹配;而非贪婪模式在整个表达式匹配成功的前提下,尽可能少的匹配。非贪婪模式只被部分NFA引擎所支持。

Ø 从匹配原理角度看贪婪与非贪婪

能达到同样匹配结果的贪婪与非贪婪模式,通常是贪婪模式的匹配效率较高。

所有的非贪婪模式,都可以通过修改量词修饰的子表达式,转换为贪婪模式。

贪婪模式可以与固化分组结合,提升匹配效率,而非贪婪模式却不可以。