8.3 回溯

比起DFA,NFA看起来足够“麻烦”:它的状态是不确定的,这有点像走迷宫,越走岔路口越多,最后不会迷路吗?

不过,NFA的正则引擎自有办法:如果有多个可能的状态,它们会在选择时记录下这些状态备用,然后才选择其中某个状态尝试;如果之后遇到死路,则退回去,选择最近一次记录的且未尝试过的状态;如果又遇到死路,再选择最近一次记录的且未尝试过的状态...

这有点像在分岔路口留下标记——如果我们在遇到的每个分岔路口都留下标记,即使前头是死路,也可以根据标记返回,而不会迷路。

为了说明NFA的匹配过程,来看看第2章举过的双引号字符串匹配的例子,所用的正则表达式为".*",字符串为"quoted string",匹配过程如图所示:

[图片上传失败...(image-f3c454-1545311212332)]

从图中可以看出,在匹配的过程中,.*曾经匹配了quoted string",但是为了表达式中最后一个"的匹配,.*不得不“交还”最后的",这种“尝试失败-重新选择”的过程,就是回溯(backtracking)。

回溯只属于NFA引擎。从之前地原理图中可以看到,NFA匹配时,正则引擎并不准确知道当前的状态,只能在所有状态不确定的地方将各种状态都保存下载(现在已经匹配了哪些字符,进行到字符串中的哪个位置,正则表达式中的哪个位置),逐一尝试,发现此路不通,则退回来,选择最近保存的其台状态尝试...如此进行下去,直到达到最终状态;或者所有可能状态都尝试完毕,仍不能达到最终状态。

看到这里就不难明白为什么不推荐使用.*了,因为.几乎能匹配任何字符串,而*又表示“匹配优先”,所以正则引擎再处理.*后的其他元素之前,会让.*“吞掉”几乎整个字符串。仍然是上面的正则表达式,只是字符串变为"quoted" string,回溯的次数大大增加了,如果在结尾的"之后还有很长的文本,则回溯的次数还可能大大增加,匹配过程如图所示:

[图片上传失败...(image-2e92e0-1545311212332)]

为避免这类问题,最好的办法是准确表达意图,比如规定双引号字符串内部不允许出现双引号字符,就要将表达式改为"[^"]*";当然也可以换用忽略优先量词,将表达式改为".?*"。不过总的经验是,除非确实必要,否则尽量不要使用.*

要注意的不仅仅有.*,还有更糟的情况,比如(...*)*之类的表达式,这时候回溯的次数会呈指数级增长,却不会对匹配有任何影响,所以绝对应该避免。

在实际引用中,不仅要注意自己写的正则表达式,还要防范外界对恶意程序,它们刻意使用会造成大量回溯的表达式,将计算机的资源消耗殆尽,这种攻击有一个专门的名词,叫做正则表达式拒绝服务攻击(regular expression denial of service)。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 211,948评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,371评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 157,490评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,521评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,627评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,842评论 1 290
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,997评论 3 408
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,741评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,203评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,534评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,673评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,339评论 4 330
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,955评论 3 313
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,770评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,000评论 1 266
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,394评论 2 360
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,562评论 2 349

推荐阅读更多精彩内容