压缩Aho-Corasick自动机:资源受限的多模式匹配

0 下载量 155 浏览量 更新于2024-08-29 收藏 273KB PDF 举报
"Space-efficient multiple string matching automata" 在信息技术领域,多字符串匹配是搜索文本中多个模式串出现的关键技术,广泛应用于数据挖掘、文本检索、病毒检测等场景。Aho-Corasick(AC)自动机是一种高效的数据结构,用于解决这个问题。本文详细介绍了如何在资源有限的系统,如移动设备上,实现空间效率更高的AC自动机。 AC自动机是由Aho和Corasick在1975年提出的一种算法,它扩展了KMP算法的概念,允许一次性查找多个模式串。AC自动机构建了一个包含失败指针的有向图,这个图能够快速地跳过不匹配的部分,一旦在一个路径上找不到匹配的字符,它会沿着失败指针回溯,而无需重新检查已遍历过的文本。 在资源有限的环境中,存储和计算效率至关重要。文章提出了两种压缩方法来优化AC自动机: 1. 第一种方法关注于减少空间占用。对于一个大小为σ的字母表,AC自动机针对模式集P需要(σ + 1)I + (1 + log|P| + logM)M + o(M)位来存储,其中M是自动机的状态数量,I是非叶节点状态的数量。这种方法的优势在于状态转移的时间复杂度仅为O(1),即常数时间,能够在保持较快搜索速度的同时减小内存需求。 2. 第二种方法则更注重空间效率,但牺牲了一些时间性能。这种情况下,空间需求变为I + (1 + log|P| + logM + logσ)M + o(Mlogσ)位,但状态转移的时间复杂度提高到O(loglogσ)。这意味着虽然需要更多的时间来处理状态转移,但总体空间使用量进一步降低。 这两种方法的结合使得开发者可以在时间和空间复杂度之间进行权衡,根据实际应用场景选择合适的策略。关键词包括:多字符串匹配、Aho-Corasick自动机、空间效率和时间复杂度。 这篇研究论文对AC自动机进行了深入的优化,尤其适用于资源受限的环境,如移动设备。通过压缩技术和不同时间复杂度的方案,实现了在有限内存下进行高效的多模式字符串匹配,为实际应用提供了理论支持和实用技巧。