转，敏感词过滤，PHP实现的Trie树

原文地址：http://blog.11034.org/2012-07/trie_in_php.html

项目需求，要做敏感词过滤，对于敏感词本身就是一个CRUD的模块很简单，比较麻烦的就是对各种输入的敏感词检测了。用Trie树来实现是比较通用的一种办法吧，之前一直没机会用过这种数据结构，正好试着写了一下。

因为用PHP实现，关联数组用的很舒服。第一个要解决的是字符集的问题，如果在Java中就比较好办统一的Unicode，在PHP中因为常用 UTF-8字符集，默认有1-4个字节不同的长度来表示一个字符，于是写了个Util类来将普通的UTF-8字符串转换成字符数组，每一个元素是一个 UTF-8串形成的字符。这一点比较容易实现的，根据UTF-8字符集的格式而来就好。

public static function get_chars($utf8_str){
        $s = $utf8_str;
        $len = strlen($s);
        if($len == 0) return array();
        $chars = array();
        for($i = 0;$i < $len;$i++){
            $c = $s[$i];
            $n = ord($c);
            if(($n >> 7) == 0){       //0xxx xxxx, asci, single
                $chars[] = $c;
            }
            else if(($n >> 4) == 15){     //1111 xxxx, first in four char
                if($i < $len - 3){
                    $chars[] = $c.$s[$i + 1].$s[$i + 2].$s[$i + 3];
                    $i += 3;
                }
            }
            else if(($n >> 5) == 7){  //111x xxxx, first in three char
                if($i < $len - 2){
                    $chars[] = $c.$s[$i + 1].$s[$i + 2];
                    $i += 2;
                }
            }
            else if(($n >> 6) == 3){  //11xx xxxx, first in two char
                if($i < $len - 1){
                    $chars[] = $c.$s[$i + 1];
                    $i++;
                }
            }
        }
        return $chars;
}

字符单位确认以后，就是写Trie树了。简单的算法，从根路径开始给每个字符建一个关联数组，当字符串结束的时候，用一个null表示结尾。

删除一个串，只要找到串中任意一个字符的子元素数量为1，就表示只有这个串了，整个删除就好了；若子元素数量大于1，则继续根据字符找下去，直到末尾的null。

查找一个串（完全匹配），一直根据字符找到null为止就表明存在，任一字符不存在就表明串不存在。

验证一个长串是否含有任一串，这边算法比较挫，按照每个字符开始都在Trie树种搜索一遍，走的回头路比较多，复杂度有O(n * m)，n为长串长度，m为Trie树深度，不过因为中文Trie树深度很浅，勉强还过得去（英文字符串深度很长）。

然后因为PHP没有全局缓存的机制，每次都要从数据库中读取全部的敏感词，然后建立Trie树再去匹配串的话太麻烦了，采取的办法是将Trie内部 的关联数组序列化后直接保存在数据库中，每次只要读取这条数据，然后反序列化，Trie树就回来了。当然进行串的插入和删除，将更新这个序列化数据。

可改进的地方：

当某一条路径只有这个串即关联数组数量为1时，可以压缩子树 
改进Trie树为AC自动机，即每个节点都添加一个失败指针，指向匹配失败后回到树的哪个节点，这样就仅仅是O(n)的复杂度了。建树的过程比较复杂，对每个插入的串的子串进行处理，运行时查询的效率非常高

class TrieTree{
    public $tree = array();
    public function insert($utf8_str){
            $chars = &UTF8Util::get_chars($utf8_str);
            $chars[] = null;    //串结尾字符
            $count = count($chars);
            $T = &$this->tree;
            for($i = 0;$i < $count;$i++){
                $c = $chars[$i];
                if(!array_key_exists($c, $T)){
                    $T[$c] = array();   //插入新字符，关联数组
                }
                $T = &$T[$c];
        }
    }
    public function remove($utf8_str){
            $chars = &UTF8Util::get_chars($utf8_str);
            $chars[] = null;
            if($this->_find($chars)){    //先保证此串在树中
                $chars[] = null;
                $count = count($chars);
                $T = &$this->tree;
                for($i = 0;$i < $count;$i++){
                    $c = $chars[$i];
                    if(count($T[$c]) == 1){     //表明仅有此串
                        unset($T[$c]);
                        return;
                    }
                    $T = &$T[$c];
            }
        }
    }
    private function _find(&$chars){
            $count = count($chars);
            $T = &$this->tree;
            for($i = 0;$i < $count;$i++){
                $c = $chars[$i];
                if(!array_key_exists($c, $T)){
                    return false;
                }
                $T = &$T[$c];
        }
        return true;
    }
    public function find($utf8_str){
            $chars = &UTF8Util::get_chars($utf8_str);
            $chars[] = null;
            return $this->_find($chars);
    }
    public function contain($utf8_str, $do_count = 0){
        $chars = &UTF8Util::get_chars($utf8_str);
        $chars[] = null;
            $len = count($chars);
            $Tree = &$this->tree;
            $count = 0;
        for($i = 0;$i < $len;$i++){
            $c = $chars[$i];
                if(array_key_exists($c, $Tree)){    //起始字符匹配
                    $T = &$Tree[$c];
                    for($j = $i + 1;$j < $len;$j++){
                        $c = $chars[$j];
                        if(array_key_exists(null, $T)){
                            if($do_count){
                                $count++;
                            }
                            else{
                                return true;
                            }
                        }
                        if(!array_key_exists($c, $T)){
                            break;
                        }
                        $T = &$T[$c];
                    }
                }
            }
            if($do_count){
            return $count;
        }
        else{
            return false;
        }
    }
    public function contain_all($str_array){
            foreach($str_array as $str){
                if($this->contain($str)){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    public function export(){
        return serialize($this->tree);
    }
    public function import($str){
            $this->tree = unserialize($str);
    }
}