【动态规划】day64_10. 正则表达式匹配

54 阅读3分钟

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 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: 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。

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('.')。

 

提示:

  • 1 <= s.length <= 20
  • 1 <= p.length <= 20
  • s 只包含从 a-z 的小写字母。
  • p 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

题解:

思路:DP

  • 状态定义: 设动态规划矩阵 dp , dp[i][j] 代表字符串 s 的前 i 个字符和 p 的前 j 个字符能否匹配。

  • 转移方程: 需要注意,由于 dp[0][0] 代表的是空字符的状态, 因此 dp[i][j] 对应的添加字符是 s[i - 1] 和 p[j - 1] 。

    当 p[j - 1] = '*' 时, dp[i][j] 在当以下任一情况为 truetruetrue 时等于 truetruetrue :

    dp[i][j - 2]: 即将字符组合 p[j - 2] * 看作出现 0 次时,能否匹配。 dp[i - 1][j] 且 s[i - 1] = p[j - 2]: 即让字符 p[j - 2] 多出现 1 次时,能否匹配。 dp[i - 1][j] 且 p[j - 2] = '.': 即让字符 '.' 多出现 1 次时,能否匹配。 当 p[j - 1] != '*' 时, dp[i][j] 在当以下任一情况为 truetruetrue 时等于 truetruetrue :

    dp[i - 1][j - 1] 且 s[i - 1] = p[j - 1]: 即让字符 p[j - 1] 多出现一次时,能否匹配。 dp[i - 1][j - 1] 且 p[j - 1] = '.': 即将字符 . 看作字符 s[i - 1] 时,能否匹配。

  • 初始化: 需要先初始化 dp 矩阵首行,以避免状态转移时索引越界。

    dp[0][0] = true: 代表两个空字符串能够匹配。 dp[0][j] = dp[0][j - 2] 且 p[j - 1] = '*': 首行 s 为空字符串,因此当 p 的偶数位为 * 时才能够匹配(即让 p 的奇数位出现 0 次,保持 p 是空字符串)。因此,循环遍历字符串 p ,步长为 2(即只看偶数位)。 返回值: dp 矩阵右下角字符,代表字符串 s 和 p 能否匹配。

时间复杂度:O(n^2)

空间复杂度:O(n)

class Solution {
    public boolean isMatch(String s, String p) {
        int m = s.length() + 1, n = p.length() + 1;
        boolean[][] dp = new boolean[m][n];
        dp[0][0] = true;
        // 初始化首行
        for(int j = 2; j < n; j += 2)
            dp[0][j] = dp[0][j - 2] && p.charAt(j - 1) == '*';
        // 状态转移
        for(int i = 1; i < m; i++) {
            for(int j = 1; j < n; j++) {
                if (p.charAt(j - 1) == '*') {
                    if (dp[i][j - 2]) dp[i][j] = true;                                            // 1.
                    else if (dp[i - 1][j] && s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 2)) dp[i][j] = true; // 2.
                    else if (dp[i - 1][j] && p.charAt(j - 2) == '.') dp[i][j] = true;             // 3.
                } else {
                    if (dp[i - 1][j - 1] && s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 1)) dp[i][j] = true;  // 1.
                    else if (dp[i - 1][j - 1] && p.charAt(j - 1) == '.') dp[i][j] = true;         // 2.
                }
            }
        }
        return dp[m - 1][n - 1];
    }
}