用Ruby写了个NFA

    今天有点空闲，想想用Ruby写个NFA试试。从正则表达式构造NFA采用经典的Thompson算法:正则表达式 -> 后缀表达式 -> 构造NFA。构造了NFA后，用之匹配字符串。一句话，写了个玩具的正则表达式引擎，支持concatenation、alternation以及*、?、+量词，不支持反向引用和转义符。测试了下与Ruby自带的正则表达式引擎的性能对比，慢了3倍 。构造NFA没什么问题，主要是匹配运行写的烂，有空再改改。

nfa.rb

module NFA
   class  NFA
     def  initialize(state)
      @state = state
    end
     def  step(clist,c)
       return  clist  if  clist.size == 0;
      nlist = [] 
      allNull  =  true
      matched  =  false
      clist.each do  | t |
         if  !t.nil?
          allNull  =  false  if  t.c !=- 1
           if  t.c  ==  c  &&  t.end.type  == 1  then
            matched  =  true
            nlist.push(t.end.out1)  if  !t.end.out1.end.nil? 
            nlist.push(t.end.out2)  if  !t.end.out2.end.nil?
          elsif (t.c  ==  c  &&  t.end.type  ==  0) then
            matched  =  true;
             return  ListUitls.new_list(t);
          elsif (t.c  ==   - 1   &&  !t.end.nil?) then
            nlist.push(t.end.out1);
            nlist.push(t.end.out2);
          end
        end
      end        
       return  step(nlist, c)  if  (allNull)
       return  step(nlist, c)  if  (!matched)
      nlist
    end
     def  test?(s)
      match(@state,s)
    end
     def  match(state,s)
      clist  = []
      clist.push(state.out1);
      clist.push(state.out2);
      s.each_byte do  | c |
        c  = c & 0xFF ;
        clist  =  step(clist, c);
         return  false  if  clist.size == 0
      end
       return  is_match?(clist)
    end
     def  is_match?(clist)
      clist.each  do  | t |
         return  true  if  !t.nil?  and  t.c ==- 1   and  t.end  and  t.end.is_matched? 
      end
      false
    end
  end
   class  Paren
    attr_accessor:n_alt,:n_atom
  end
   class  State
    attr_accessor :out1,:out2,:type
     def  initialize(out1,out2)
      @out1 = out1
      @out2 = out2
      @type = 1
    end
     def  is_matched?
       return  @type == 0
    end
  end
   class  Transition
    attr_accessor :c,:end
     def  initialize(c)
      @c = c
    end   
  end
   class  Frame
    attr_accessor :start,:outs
     def  initialize(start,outs)
      @start = start
      @outs = outs
    end
  end
   class  ListUitls
     def  self.link(list,state)
      list.each{ | t |  t.end = state}
    end
     def  self.append(list1,list2)
      list1 + list2
    end
     def  self.new_list(out)
      result = []
      result.push(out)
      result      
    end
  end
   def  self.compile(re)
    post  =  re2post(re)
     raise  ArgumentError.new, " bad regexp! "   if  post.nil?
    state  =  post2nfa(post);
     raise  RuntimeError.new, " construct nfa from postfix fail! "   if  state.nil?        
     return  NFA.new(state);
  end
   def  self.post2nfa(postfix)
    stack = []
    s = nil
    t = t1 = t2 = nil 
    e1 = e2 = e = nil 
     return  nil  if  postfix.nil?
    postfix.each_byte do  | p |
      case p.chr
      when  ' . ' :
        e2  =  stack.pop() 
        e1  =  stack.pop() 
        ListUitls.link(e1.outs, e2.start) 
        stack.push(Frame.new(e1.start, e2.outs)) 
      when  ' | ' :
        e2  =  stack.pop() 
        e1  =  stack.pop() 
        t1  =  Transition.new( - 1 )
        t2  =  Transition.new( - 1 ) 
        t1.end  =  e1.start 
        t2.end  =  e2.start 
        s  =  State.new(t1, t2) 
        stack.push(Frame.new(s, ListUitls.append(e1.outs, e2.outs))) 
      when  ' ? ' :
        e  =  stack.pop() 
        t1  =  Transition.new( - 1 )
        t2  =  Transition.new( - 1 ) 
        t1.end  =  e.start 
        s  =  State.new(t1, t2) 
        stack.push(Frame.new(s, ListUitls.append(e.outs, ListUitls.new_list(t2)))) 
      when  ' * ' :
        e  =  stack.pop() 
        t1  =  Transition.new( - 1 )
        t2  =  Transition.new( - 1 )
        t1.end  =  e.start 
        s  =  State.new(t1, t2) 
        ListUitls.link(e.outs, s) 
        stack.push(Frame.new(s, ListUitls.new_list(s.out2))) 
      when  ' + ' :
        e  =  stack.pop() 
        t1  =  Transition.new( - 1 ) 
        t2  =  Transition.new( - 1 )
        t1.end  =  e.start 
        s  =  State.new(t1, t2) 
        ListUitls.link(e.outs, s) 
        stack.push(Frame.new(e.start, ListUitls.new_list(t2))) 
       else
        t  =  Transition.new(p) 
        s  =  State.new(t, Transition.new( - 1 )) 
        stack.push(Frame.new(s, ListUitls.new_list(s.out1))) 
      end
    end
    e  =  stack.pop() 
     return  nil  if  stack.size() > 0
    end_state  =  State.new(nil, nil) 
    end_state.type = 0
    e.outs.each do  | tran |
       if  tran.c !=- 1
        t1  =  Transition.new( - 1 )
        t2  =  Transition.new( - 1 ) 
        s = State.new(t1,t2)
        tran.end = s
        s.out1.end = end_state
        s.out2.end = end_state
       else
        tran.end = end_state         
      end
    end
    start  =  e.start 
     return  start 
  end
   def  self.re2post(re)
    n_alt  =  n_atom  =  0 
    result = ""
    paren = []
    re.each_byte do  | c |
      case c.chr  
      when  ' ( '  then
         if  (n_atom  >   1 ) then
          n_atom -= 1  
          result << " . "
        end
        p  = Paren.new 
        p.n_alt  =  n_alt 
        p.n_atom  =  n_atom 
        paren.push(p) 
        n_alt  =  n_atom  =  0
      when  ' | '  then
         if  (n_atom  ==  0)
           return  nil
        end
         while  (n_atom -= 1 )  >  0 
          result << " . "
        end
        n_alt += 1
      when  ' ) '  then
         if  (paren.size()  ==  0)
           return  nil
        end                
         if  (n_atom  ==  0)
           return  nil 
        end
         while  (n_atom -= 1 ) > 0 
          result << " . "  
        end
         while (n_alt > 0)  
          result << " | "  
          n_alt -= 1
        end
        p  =  paren.pop()
        n_alt  =  p.n_alt 
        n_atom  =  p.n_atom 
        n_atom += 1
      when  ' * ' , ' + ' , ' ? ' :
         if  (n_atom  ==  0)
           return  nil 
        end
        result << c 
       else  
         if  (n_atom  >   1 ) 
          n_atom -= 1  
          result << " . "
        end
        result << c 
        n_atom += 1
      end
    end
     return  nil  if  paren.size() > 0
     while  ( (n_atom -= 1 ) >  0)
      result << " . "  
    end
     while (n_alt > 0)
      n_alt -= 1
      result << " | "  
    end
    result
  end
end

使用：

 nfa  =  NFA::compile( " a(bb)+a(cdf)* " )
  assert  nfa.test?( " abba " )
  assert  nfa.test?( " abbbba " )
  assert  !nfa.test?( " a " ) 
  assert  !nfa.test?( " aa " ) 
  assert  nfa.test?( " abbacdf " )
  assert  nfa.test?( " abbbbacdfcdf " )
  assert  !nfa.test?( " bbbbacdfcdf " )
  assert  !nfa.test?( " abbbacdfcdf " )
  assert  !nfa.test?( " abbbbacdfdf " )
  assert  !nfa.test?( " abbbbacdfdfg " )