[发明专利]一种适应于快速数据查找的树形链表及其生成算法

摘要

本发明公开了一种适应于快速数据查找的树形链表及其生成算法,主要通过两个基本操作来实现,即增加关键字的add_key操作和删除一个关键字的del_key操作;反复进行这两个操作可以生成整棵树形链表,由于随着半导体技术的进步,内存等硬件的价格大幅度下降,本发明通过计算机算法中的“空间换时间”原则,对关键字集合K,构造专用数据链表,从而使得查找速度大大加快,使算法的性能只与N有关,与N是线性关系,而与k和SIZE(pi)无关;匹配算法简单,只需要几条汇编指令就可以完成。

主权项

1、一种适应于快速数据查找的树形链表，其特征在于：树形链表是基于有限自动机DFA的，定义如下：S(afinitesetofstates)：匹配过程所处的状态即每一个状态对应一个节点，对一个给定的关键字集P，其最大值是L，状态记录了扫描过程中对各个关键字pi的匹配状况；E(analphabet)：0-255，即表达一个字节的内容；s(initialstate)：空字符状态，即未读入任何字符状态，空字符状态s∈S；F(finialstate)：最终状态集，其中每一个元素表示当匹配到某个关键字时所处的状态，FS；g(transitionfunction)：S×E-＞S，读入一个新字符时，状态机状态转移的函数为g(A，a)＝B，表示读入a使状态机从状态A转移到状态B；本树形链表实现的关键是找到一个满足定义的g的实现；树形链表的构造在DFA的构造中g的设定：(1)同一个关键字之内的状态转移设关键字为a1a2a3a4...an；每一个字符定义为DFA树形链表的一个状态，表示对该关键字进行匹配时所处的匹配位置，ai对应的状态称为Ai；则g的定义是：g(Ai，ai)＝Ai+1在树形链表的DFA中，表现为连接一个关键字各个字符的链，成为树的一个分支；(2)当有两个关键字A和B时的状态转移假设：关键字A＝a1a2a3...aiai+1ai+2ai+3...ajaj+1...an关键字B＝aiai+1...ajb1b2...bm则称关键字B前缀包含于A，即B的前缀aiai+1...aj包含在A中，记为PrefixIn(B，A)＝true，或A-＞B，否则PrefixIn(B，A)＝false；PrefixIn是设定“交叉链接”的依据；定义PrefixInStr(B，A)＝aiai+1...aj即包含的前缀部分；首先，按同一关键字之内的状态转移确定状态和g，即先确定关键字内的状态转移关系；如果A和B之间没有PrefixIn关系，则g的构造结束；如果两个关键字有PrefixIn关系，设PrefixIn(B，A)＝true，且关键字A＝a1a2a3...aiai+1ai+2ai+3...ajaj+1...an；关键字B＝aiai+1...ajb1b2...bm对应于关键字A的各个状态记为Aa1，Aa2，...Aan；对应于关键字A的各个状态记为Ba1，Ba2，...Baj，Bb1，Bb2，...Bbm；在匹配关键字A的同时也在检查是否同时匹配B，在匹配到状态Aaj的时候，如果读入的下一个字符是b1，则下一状态为Bb1，即应添加g(Aaj，b1)＝Bb1在树形链表的DFA结构中，表现为从A的链中指向B的链中的一个“交叉链接”；(3)三个以上关键字A，B，C的情况如果任意两个关键字之间没有PrefixIn关系，按同一个关键字之内的状态转移处理，如果同时最多有两个关键字之间有PrefixIn关系，即仅有小于等于两个PrefixIn关系时，则按两个关键字A和B时的状态转移处理，同时有三个PrefixIn关系的情况，设PrefixIn(B，A)＝true，且Prefix(C，A)＝true，那么有g(Ax，bz)＝Bzg(Ay，cz)＝Cz情况1：如果Ax≠Ay，则没有冲突情况发生，按两个关键字A和B时的状态转移处理；情况2：如果Ax＝Ay，且bz≠cz则也不会有冲突情况发生，直接设置g(Ax，bz)＝Bz，g(Ax，cz)＝Cz即可；情况3：如果Ax＝Ay，且bz＝cz，则会有冲突情况发生，即g(Ax，bz)＝Bzg(Ax，bz)＝Cz如果有冲突的情况发生，B，C之间必有PrefixIn关系，设PrefixIn(B，C)＝true，则去掉g(Ax，bz)＝Bz这个链接，保留g(Ax，bz)＝Cz。