状态机编程思想（1）：括号内外字符串统计

这是曾经的一个面试题，正好引出状态机编程思想。挺不错的一个例子。

题目描述

给定一个字符串，它由以下字符组成：

左括号“(”

右括号“）”

下划线“_”

大小写字母构成的字符串（单字母也算作字符串）

该字符串组成有以下规则限定：

括号成对出现且不会嵌套，保证语法正确

字符串可以出现在括号内，也可以出现在括号外

各个字符串之间必须用下划线“_”隔开

括号外的字符串必须以下划线“_”为边界；括号内字符串的边界可以是下划线“_”，也可以是括号“（”、“）”

请解决问题：

括号内字符串个数

统计括号外最长字符串的长度

传统思路

我们拿到这个问题时，第一感觉往往是顺序遍历字符串，并检测左右相邻字符是否满足边界条件，从而进行分支处理。但是这样做有以下棘手之处：

判定括号边界时需要保存之前的状态，而处理程序和判定状态逻辑往往混乱成一锅粥，难解难分

不同状态下的处理逻辑不同，这样对于大型问题，逻辑之间有可能产生耦合，甚至在不同状态间跳来跳去

还有效率问题，每次处理当前字符时还有同时处理左右相邻字符，工作量有冗余，效率降低

嗯，不信的话，可以自己按照上述最简单的思路实现一下，你就明白了。

有人说，复杂逻辑我不怕啊，细心就好。So...是时候请出我们的大侠--“状态机”了。

状态机思路

状态机是编译原理中的一种技术，学过电学的读者应该也在《数字电子技术》中用过它，归根结底，就是把复杂的问题逻辑化为一个一个的状态，我们处理问题的过程就是在各个状态之间不断迁移（包含自迁移），这样画出来的图就叫做状态迁移图，帮助我们把一锅难缠的粥转化为一张清晰的网。当然，这里不会深究状态机的概念，详情请自查（比如还有状态迁移表等等）。

让我们用状态迁移图表示上面的问题（若看不清图，可以右键在新的标签页看，或者下载下来看）：



我设置了两个状态，一个用来区分括号内外，一个用来区分是否是字母，从而进行不同的处理。

括号内外分成了两个子状态，这两个子状态是互斥的，因此他们内部的状态变量可以共用。

至于状态之间转移条件，直接看代码即可理解：

public class CountWords {

final static int InBracket = 0;// 括号内
final static int OutBracket = 1;// 括号外

final static int IsLetter = 0;// 是字母
final static int NotLetter = 1;// 不是字母

public static void main(String[] args) {
test("_yy_()()_(_apple_welcome)_ssjjjs_");//2,6
test("__()()_(_)__()_");//0,0
test("_ya_");//0,2
test("_yy_(_)(r)_(_wel_c_ome_k)_");//5,2
test("_yy_aa_");//0,2
test("_yy_(aaa_bb_c)()__yyyyy_");//3,5
test("(u)_()_(__)()_yy_()");//1,2
test("__(a_wwwww)");//2,0
test("__(_a_wwwww_)_____ddd____()()()()()()");//2,3
}

public static void test(String str) {
// 状态初始化
int state_INOUT = OutBracket;
int state_letter = NotLetter;
// 统计结果初始化
int outLengthOfLongestWord = 0;
int outLengthOfCurrentWord = 0;
int inNumsOfWord = 0;
// 开始处理
for (int i = 0; i < str.length(); ++i) {
// 取出当前字符
char c = str.charAt(i);
// 根据括号设置状态：括号内、括号外
if (c == '(') {
state_INOUT = InBracket;
}
if (c == ')') {
state_INOUT = OutBracket;
}
// 括号内状态
if (state_INOUT == InBracket) {
if (state_letter == IsLetter) {
if (c == '_' || c == ')') {
state_letter = NotLetter;
}
} else if (state_letter == NotLetter) {
if (Character.isLetter(c)) {
state_letter = IsLetter;
++inNumsOfWord;
}
}
}
// 括号外状态
else if (state_INOUT == OutBracket) {
if (state_letter == IsLetter) {
// System.out.println(c);
if (c == '_' || c == '(') {
if (outLengthOfLongestWord < outLengthOfCurrentWord) {
outLengthOfLongestWord = outLengthOfCurrentWord;
}
outLengthOfCurrentWord = 0;
state_letter = NotLetter;
} else if (Character.isLetter(c)) {
++outLengthOfCurrentWord;
}
}
if (state_letter == NotLetter) {
if (Character.isLetter(c)) {
state_letter = IsLetter;
++outLengthOfCurrentWord;
}
}
}
}
System.out.println("括号内的字符串数：" + inNumsOfWord);
System.out.println("括号外的最长字符串长度：" + outLengthOfLongestWord);
System.out.println();

}

}

有没有感觉到很方便？思路更清晰了，效率也上去了。

注：状态机不同于设计模式中常说的状态模式。

就这么多吧，欢迎提出测试样例找bug，共同进步。

出处：http://www.cnblogs.com/xiaoxi666/p/7929347.html