10.正则表达式匹配

给定一个字符串 (s) 和一个字符模式 (p)。实现支持 '.' 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元素。
匹配应该覆盖整个字符串 (s) ,而不是部分字符串。

说明:
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 *。

示例 1:
输入:
s = "aa"
p = "a"
输出: false
解释: "a" 无法匹配 "aa" 整个字符串。

示例 2:
输入:
s = "aa"
p = "a"
输出: true
解释: '
' 代表可匹配零个或多个前面的元素, 即可以匹配 'a' 。因此, 重复 'a' 一次, 字符串可变为 "aa"。

示例 3:
输入:
s = "ab"
p = "."
输出: true
解释: ".
" 表示可匹配零个或多个('*')任意字符('.')。

示例 4:
输入:
s = "aab"
p = "cab"
输出: true
解释: 'c' 可以不被重复, 'a' 可以被重复一次。因此可以匹配字符串 "aab"。

示例 5:
输入:
s = "mississippi"
p = "misisp*."
输出: false


图中紫色椭圆所在区域就是递归过程中出现的重叠子问题,既然发现了重叠子问题,那么肯定就可以用动态规划来解决!而动态规划的关键是状态定义的合适选取以及发现正确的状态转移。

状态定义:f(x, y)------字符串s中[0, x - 1]范围内的字符串能否匹配字符串p中[0, y - 1]范围内的字符串

状态转移:
(1)如果p(y) == '.', f(x, y) = f(x - 1, y - 1)。
(2)如果p(y) == s(x), f(x, y) = f(x - 1, y - 1)。
(3)如果p(y) == '',
a.如果s(x) == p(y - 1) || p(y - 1) == '.',
a-1:使用'
'号进行匹配——f(x - 1, y)
a-2:只使用''号前面的那个字符匹配,不使用''匹配——f(x, y - 1)
a-3:'*'号前面的那个字符在匹配的过程当中一个都不使用——f(x, y - 2)
f(x, y) = f(x - 1, y) || f(x, y - 1) || f(x, y - 2)。
b.如果s(x) != p(y - 1) && p(y - 1) != '.'
*号前面的那个字符在匹配的过程当中一个都不使用,f(x, y) = f(x, y - 2)。

为了处理s为空的情形,我们定义状态转移数组matched的行数和列数分别为s.length() + 1和p.length() + 1。显然我们有matched[0][0] = true。对于第0行,相当于字符串s为空,就是思路一中递归的终止条件(1)中的情形。

此思路的时间复杂度是O(m * n),其中m为字符串s的长度,n为字符串p的长度,但相比思路一省略了很多重叠子问题的重复计算。空间复杂度是一个boolean类型的m * n的数组,因此空间复杂度是O(m * n)。

class Solution {
    public boolean isMatch(String s, String p) {
        int ns = s.length() + 1;
        int np = p.length() + 1;
        boolean[][] matched = new boolean[ns][np];
        //当s字符串为空的特殊处理
        //f(0, 0)表示s字符串为空,p字符串为空的情形
        matched[0][0] = true;
        //状态转移过程
        for(int i = 0; i< ns; i++) {
            for(int j = 1; j < np; j++) {
                if(i > 0 && (p.charAt(j - 1) == '.' || 
                             p.charAt(j - 1) == s.charAt(i - 1))) {
                    matched[i][j] = matched[i - 1][j - 1];
                }
                if(p.charAt(j - 1) == '*') {
                    if(i == 0 || (s.charAt(i - 1) != p.charAt(j - 2) && p.charAt(j - 2) != '.')) {
                        matched[i][j] = matched[i][j - 2];
                    }else {
                        matched[i][j] = matched[i - 1][j] || matched[i][j - 1] || matched[i][j - 2];
                    }
                }                
            }
        }
        return matched[ns - 1][np - 1];
    }
}

参考:https://blog.csdn.net/qq_41231926/article/details/82010888

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