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如何用有限狀態(tài)機識別地址的有效性？

在收發(fā)快遞填寫地址的時候，我們會經(jīng)常手動輸入地址讓程序智能識別，標準的地址比如，xx省xx市xx縣/區(qū)xx路xx號，不過有時候也可以簡單寫：xx市xx縣/區(qū)xx路xx號，或者xx省xx縣/區(qū)xx路xx號，或者xx市xx路xx號。

但是有些就不是合法的地址了，比如 xx省xx街道xx號，或者 xx市xx省xx區(qū)xx號。

那么問題來了，如何識別一個地址是否有效，確切的講，如何編程識別一個中國地址是否有效?

雖然我們大腦可以一眼識別，但是讓計算器去識別，可以不是一件容易的事，根本原因在于地址的描述雖然看上去簡單，但是它依然是比較復雜的上下文有關的文法。

比如 “上海市北京東路 xx 號，南京市北京東路 xx 號”，掃描到北京東路時，它后面的門牌號是否構成正確的地址要看上下文，即城市名。

所幸的是，地址的上下文比較簡單，是有限的，雖然我們可以暴力窮舉所有省、市、區(qū)、街道。但有效的方法還是有限狀態(tài)機。

每一個有限狀態(tài)機都有一個開始狀態(tài)和一個終止狀態(tài)，以及若干中間狀態(tài)，每一條弧上帶著一個狀態(tài)進入下一個狀態(tài)的條件，比如在上圖中當前的狀態(tài)如果是省，如果遇到下一個詞組和區(qū)有關就進入?yún)^(qū)，如果遇到下一個詞組和城市有關那么就進入市。

如果一條地址能從狀態(tài)機的開始狀態(tài)，經(jīng)過狀態(tài)機的若干中間狀態(tài)，最終走到終止狀態(tài)，則這條地址有效，否則無效。

比如 xx市xx省xx區(qū)xx號 就是無效地址，無法從市走到省。

現(xiàn)在我們通過一個簡單的優(yōu)先狀態(tài)機來實現(xiàn)，代碼有注釋，很容易看懂

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. from enum import Enum
    2. 
  
  
  
  
  2. 
  
  
  
  
  3. def isAddress(address: str) -> bool:
    4. 
  
  
  
  
  4. 
  
  
  
  
  5.     #定義狀態(tài)
    6. 
  
  
  
  
  6.     State = Enum("State", [
    7. 
  
  
  
  
  7.         "STATE_INITIAL", #開始
    8. 
  
  
  
  
  8.         "STATE_PROVINCE", # 省
    9. 
  
  
  
  
  9.         "STATE_CITY", # 市
    10. 
  
  
  
  
  10.         "STATE_AREA", # 區(qū) / 縣
    11. 
  
  
  
  
  11.         "STATE_STREET", # 街道
    12. 
  
  
  
  
  12.         "STATE_NUM", #號
    13. 
  
  
  
  
  13.         "STATE_END", #結束
    14. 
  
  
  
  
  14.         "STATE_ILLEGAL", #錯誤狀態(tài)
    15. 
  
  
  
  
  15.     ])
    16. 
  
  
  
  
  16. 
  
  
  
  
  17.     def toAddressType(addr_slice : str) -> State:
    18. 
  
  
  
  
  18.         if "省" in addr_slice:
    19. 
  
  
  
  
  19.             return State.STATE_PROVINCE
    20. 
  
  
  
  
  20.         elif "市" in addr_slice:
    21. 
  
  
  
  
  21.             return State.STATE_CITY
    22. 
  
  
  
  
  22.         elif "區(qū)" in addr_slice or "縣" in addr_slice:
    23. 
  
  
  
  
  23.             return State.STATE_AREA
    24. 
  
  
  
  
  24.         elif "路" in addr_slice or "街道" in addr_slice:
    25. 
  
  
  
  
  25.             return State.STATE_STREET
    26. 
  
  
  
  
  26.         elif "號" in addr_slice:
    27. 
  
  
  
  
  27.             return State.STATE_NUM
    28. 
  
  
  
  
  28.         else:
    29. 
  
  
  
  
  29.             return State.STATE_ILLEGAL
    30. 
  
  
  
  
  30.     
    31. 
  
  
  
  
  31.     #定義狀態(tài)轉移
    32. 
  
  
  
  
  32.     
    33. 
  
  
  
  
  33.     transfer = {
    34. 
  
  
  
  
  34. 
  
  
  
  
  35.         #開始可以轉為 省或市
    36. 
  
  
  
  
  36.         State.STATE_INITIAL: {
    37. 
  
  
  
  
  37.             State.STATE_PROVINCE, 
    38. 
  
  
  
  
  38.             State.STATE_CITY,
    39. 
  
  
  
  
  39.         },
    40. 
  
  
  
  
  40. 
  
  
  
  
  41.         #省可以轉 市或區(qū)縣
    42. 
  
  
  
  
  42.         State.STATE_PROVINCE:{
    43. 
  
  
  
  
  43.             State.STATE_CITY,
    44. 
  
  
  
  
  44.             State.STATE_AREA,
    45. 
  
  
  
  
  45.         },
    46. 
  
  
  
  
  46. 
  
  
  
  
  47.         #市可以轉區(qū)或街道
    48. 
  
  
  
  
  48.         State.STATE_CITY: {
    49. 
  
  
  
  
  49.             State.STATE_AREA,
    50. 
  
  
  
  
  50.             State.STATE_STREET,
    51. 
  
  
  
  
  51.         },
    52. 
  
  
  
  
  52. 
  
  
  
  
  53.         #區(qū)縣可以轉街道
    54. 
  
  
  
  
  54.         State.STATE_AREA: {
    55. 
  
  
  
  
  55.             State.STATE_STREET,
    56. 
  
  
  
  
  56.         },
    57. 
  
  
  
  
  57. 
  
  
  
  
  58.         #街道可以轉號或終止
    59. 
  
  
  
  
  59.         State.STATE_STREET: {
    60. 
  
  
  
  
  60.             State.STATE_NUM,
    61. 
  
  
  
  
  61.             State.STATE_END,
    62. 
  
  
  
  
  62.         },
    63. 
  
  
  
  
  63. 
  
  
  
  
  64.         #號只能轉終止
    65. 
  
  
  
  
  65.         State.STATE_NUM: {
    66. 
  
  
  
  
  66.             State.STATE_END,
    67. 
  
  
  
  
  67.         },
    68. 
  
  
  
  
  68.     }
    69. 
  
  
  
  
  69. 
  
  
  
  
  70.     st = State.STATE_INITIAL
    71. 
  
  
  
  
  71.     for ch in address:
    72. 
  
  
  
  
  72.         current_state = toAddressType(ch)
    73. 
  
  
  
  
  73.         if current_state not in transfer[st]:
    74. 
  
  
  
  
  74.             return False
    75. 
  
  
  
  
  75.         st = current_state 
    76. 
  
  
  
  
  76. 
  
  
  
  
  77.     return st in [State.STATE_STREET, State.STATE_NUM,State.STATE_END]
    78. 
  
  
  
  
  78. 
  
  
  
  
  79. if __name__ == '__main__':
    80. 
  
  
  
  
  80.     address1 = ["江蘇省","蘇州市", "吳中區(qū)", "中山北路", "208號"]
    81. 
  
  
  
  
  81.     address2 = ["蘇州市","吳中區(qū)", "中山北路", "208號"]
    82. 
  
  
  
  
  82.     address3 = ["蘇州市","吳江區(qū)", "中山北路", "208號"]
    83. 
  
  
  
  
  83.     address4 = ["蘇州市","吳江區(qū)","208號"]
    84. 
  
  
  
  
  84.     address5 = ["蘇州市","中山北路"]
    85. 
  
  
  
  
  85. 
  
  
  
  
  86.     assert isAddress(address1)
    87. 
  
  
  
  
  87.     assert isAddress(address2)
    88. 
  
  
  
  
  88.     assert isAddress(address3)
    89. 
  
  
  
  
  89.     assert isAddress(address5)
    90. 
  
  
  
  
  90.     assert isAddress(address4) == False
    91.

這里沒有對整個地址字符串進行分詞，而是直接將地址寫成了列表的形式，主要為了說明狀態(tài)機的實現(xiàn)和應用，上述代碼僅能從格式上保證地址是有效的，并不能確保地址真實有效，如果要判斷是真實有效的，那就需要將全國所有的省、市、區(qū)縣、街道建立一個 hash 表，門牌號可以用范圍表示，再進行狀態(tài)轉移判斷。

上述代碼的 transfer 就是一個 hash 表，相當于把所有正確轉移的情況都窮舉了一遍，它窮盡了在任何一種情況下，對應任何的輸入，需要轉義的狀態(tài)。

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