好算法很重要,然后要学好算法,大量的练习是必不可少的,LeetCode是我经常去的一个刷题网站,上面的题目非常详细,各个标签的题目都有,可以整体练习,本公众号后续会带大家做一做上面的算法题。

官方链接:https://leetcode-cn.com/problemset/all/

一、题意

难度:困难

https://leetcode-cn.com/problems/regular-expression-matching/

给你一个字符串 s 和一个字符规律 p,请你来实现一个支持 '.' 和 '*' 的正则表达式匹配。

  • '.' 匹配任意单个字符
  • '*' 匹配零个或多个前面的那一个元素

所谓匹配,是要涵盖 整个 字符串 s的,而不是部分字符串。

示例

输入:s = "aa" p = "a"
输出:false
解释:"a" 无法匹配 "aa" 整个字符串。

输入:s = "aa" p = "a*"
输出:true
解释:因为 '*' 代表可以匹配零个或多个前面的那一个元素, 在这里前面的元素就是 'a'。因此,字符串 "aa" 可被视为 'a' 重复了一次。

输入:s = "ab" p = ".*"
输出:true
解释:".*" 表示可匹配零个或多个('*')任意字符('.')。

输入:s = "aab" p = "c*a*b"
输出:true
解释:因为 '*' 表示零个或多个,这里 'c' 为 0 个, 'a' 被重复一次。因此可以匹配字符串 "aab"

输入:s = "mississippi" p = "mis*is*p*."
输出:false

提示:

  • 0 <= s.length <= 20
  • 0 <= p.length <= 30
  • s 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母。
  • p 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母,以及字符 . 和 *。
  • 保证每次出现字符 * 时,前面都匹配到有效的字符

二、解题

方法一:动态规划

来源:https://leetcode-cn.com/problems/regular-expression-matching/solution/zheng-ze-biao-da-shi-pi-pei-by-leetcode-solution/

思路:

题目中的匹配是一个「逐步匹配」的过程:我们每次从字符串 pp 中取出一个字符或者「字符 + 星号」的组合,并在 ss 中进行匹配。对于 pp 中一个字符而言,它只能在 ss 中匹配一个字符,匹配的方法具有唯一性;而对于 pp 中字符 + 星号的组合而言,它可以在 ss 中匹配任意自然数个字符,并不具有唯一性。因此我们可以考虑使用动态规划,对匹配的方案进行枚举。

代码:

class Solution {
    public boolean isMatch(String s, String p) {
        int m = s.length();
        int n = p.length();

        boolean[][] f = new boolean[m + 1][n + 1];
        f[0][0] = true;
        // 遍历字符串与正则表达式
        for (int i = 0; i <= m; ++i) {
            for (int j = 1; j <= n; ++j) {
                // * 号匹配零个或多个前面的那一个元素,需根据前一位的结果进行判断
                if (p.charAt(j - 1) == '*') {
                    f[i][j] = f[i][j - 2];
                    // 判断表达式是否成立
                    if (matches(s, p, i, j - 1)) {
                        // 状态更新
                        f[i][j] = f[i][j] || f[i - 1][j];
                    }
                } else {
                    // 判断表达式是否成立
                    if (matches(s, p, i, j)) {
                        // 状态更新
                        f[i][j] = f[i - 1][j - 1];
                    }
                }
            }
        }
        return f[m][n];
    }

    /**
     * 表达式对应位置解析
     */
    public boolean matches(String s, String p, int i, int j) {
        // 边界
        if (i == 0) {
            return false;
        }
        // . 号可以匹配任意单个字符
        if (p.charAt(j - 1) == '.') {
            return true;
        }
        // 判断字符串与正则对应位置字符
        return s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 1);
    }
}

复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(MN)
  • 空间复杂度:O(MN)


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