如何优化检测输入字符串匹配列表中的哪个正则表达式？

背景说明 #

现有一组正则表达式示例如下：

1. File ".*" not found
2. Out of memory
3. You do not have permission to perform this action
4. Network connection to [^ ]* failed
5. Unrecognized command: .*

实际场景中该列表约包含100项，且会定期新增内容。

核心需求 #

给定输入字符串，需以最快速度（如最小最坏情况运行时，也可接受其他效率衡量标准及近似保证）判断其是否匹配列表中的某一项：

• 若匹配，返回对应正则表达式的索引（允许多匹配时返回任意匹配项索引，也可要求列表内正则表达式互斥）
• 若不匹配，返回NO_MATCH标识

无性能优化的基础实现 #

不考虑性能时，可采用遍历匹配的方式实现，伪代码如下：

for(int i = 0; i < expressions.length; i++)
{
  if(expressions[i].matches(input)) { return i; }
}

return NO_MATCH;

示例优化方案 #

针对部分正则列表，可采用基于前缀分支的优化方案，比如根据首字符分流匹配，伪代码如下：

switch(input[0])
{
  case 'F':
    return expression[0].match(input) ? 0 : NO_MATCH;

  case 'O':
    return expression[1].match(input) ? 1 : NO_MATCH;

  // ... 其他首字符对应的分支逻辑
}

但这类方案仅适用于特定结构的正则列表，不具备通用性。

工具开发需求 #

需要实现一个工具：输入上述正则表达式列表后，自动输出用于检测输入匹配项的优化算法代码/逻辑。

该问题与词法分析器/解析器生成、正则表达式前缀树（regex tries）、识别正则语言的状态机构建等技术场景类似，但目前未找到可直接复用的工具满足需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Daniel McLaury