100种算法【Python版】第17篇——Aho-Corasick算法

1 算法原理

Aho-Corasick算法是一种用于多模式字符串匹配的高效算法,能够在给定文本中同时查找多个模式字符串。该算法结合了字典树(Trie)和失败指针(Failure Links),实现了对多个模式的线性时间匹配。

Aho-Corasick算法的核心思想是构建一个有限状态自动机(Finite Automaton),该自动机能够在一次遍历文本的过程中,识别出所有模式字符串的出现位置。其主要组成部分包括:

  • 字典树(Trie):
    • 用于存储所有模式字符串。
    • 每个节点代表一个字符,路径代表一个模式字符串的前缀。
    • 根节点为空节点,不包含任何字符。
  • 失败指针(Failure Links):
    • 当在匹配过程中遇到不匹配的字符时,指示自动机应如何“失败”并继续匹配。
    • 类似于KMP算法中的部分匹配表,但更适用于多模式匹配。
  • 输出指针(Output Links):
    • 当匹配完成一个模式字符串时,指示哪些模式已经被匹配。
    • 允许一个文本位置同时匹配多个模式。

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