Aho-Corasick算法详解：Java实现与匹配过程

Aho-Corasick算法是一种高效的字符串匹配算法，它的全称为Aho-Corasick多模式匹配算法，主要用于在一个文本串中查找多个模式串。这种算法的特点是在预处理阶段将模式串转化为一个确定有限状态自动机（Deterministic Finite Automaton, DFA），使得扫描文本只需要一次，而与模式串的数量和长度无关，时间复杂度达到O(n)。 算法的核心思想是通过构造三个关键数据结构：success（也称为goto表或success表）、failure（失败转移表）和emits（输出表）。success表用于存储按照字符转移成功后的下一个状态，failure表用于在无法按success转移时指引回溯到之前的一个状态，而emits表则标记哪些状态表示模式串的匹配。 在构建自动机过程中，首先构建一个trie树，然后根据模式串在trie树中的路径生成success和failure表。success表对应于从当前节点到下一个模式节点的路径，而failure表则是从当前节点回溯到包含当前字符前缀的最长公共前缀的节点。例如，在ushers模式串示例中，当文本读取到“us”时，success表没有对应的路径，会根据failure表回到状态3，继续匹配。 匹配过程是从初始状态0开始，根据文本字符顺序尝试success转移。如果遇到未定义的转移，会使用failure表回溯，直到找到一个已知的转移或输出状态。这样，即使遇到不能按success表继续的情况，也能通过failure表找到正确的路径，避免重复搜索，提高了效率。 Aho-Corasick算法利用了状态机的概念，巧妙地结合了模式串的预处理和文本的在线匹配，实现了在单次遍历文本的同时处理多个模式，大大减少了搜索的时间复杂度，特别适合在大量模式匹配场景中应用，例如搜索引擎中的关键词匹配、拼写检查等。