30. 正则表达式匹配(动态规划&DP)

请实现一个函数用来匹配包括’.‘和’*'的正则表达式。

模式中的字符’.‘表示任意一个字符,而’*'表示它前面的字符可以出现任意次(含0次)。

在本题中,匹配是指字符串的所有字符匹配整个模式。

例如,字符串"aaa"与模式"a.a"和"ab * ac * a"匹配,但是与"aa.a"和"ab*a"均不匹配。

样例
输入:

s=“aa”
p=“a*”

输出:

true

思路分析

代码

定义:f[i][j]表示长度为i的字符串与长度为j的模式串是否匹配。
初始值:f[0][0]=true;//两个都是空串也是匹配的
分为两种情况讨论:

  1. p[j]不是“-*”(-代表任意字符)
    f[i][j]= f[i-1][j-1] && (s[i] == p[j] || p[j] == ‘.’);
    f[i-1][j-1]代表长度为i-1的字符串与长度为j-1的模式串匹配成功,(s[i] == p[j] || p[j] == ‘.’)代表最后面那个字符匹配成功。
  2. p[j]是“-*”
    *可以匹配任意次(含0次)。
    所以
    f[i][j] =f[i][j-2] || f[i-1][j-2]&&s[i]==p[j-1] || f[i-2][j-2]&&s[i]==p[j-1]&&s[i-1]==p[j-1] || …(即表示匹配0、1、2…次均可)
    f[i-1][j] =f[i-1][j-2] || f[i-2][j-2]&&s[i-1]==p[j-1] || f[i-3][j-2]&&s[i-2]==p[j-1]&&s[i-1]==p[j-1] || …
    两式对比可得知:f[i][j] 比f[i-1][j] 多出一项f[i][j-2]。后面的所有项都多&&上一个s[i]==p[j-1]。
    所以
    f[i][j] =f[i][j-2] || f[i-1][j] &&s[i]==p[j-1]。
    因为计算f[i][j]时f[i][j-2]和f[i-1][j]已知,所以可以以O(1)的时间算出结果。
class Solution {
public:
    bool isMatch(string s, string p) {
        //f[i][j]表示长度为i的字符串与长度为j的模式串是否匹配
        s=' ' + s;//注意:获取长度和拼接空字符的位置不同,n,m的值就要注意有无等号的去区别
        p=' ' + p;//因为上面f是用长度定义的
        int n=s.size();//所以下标要往后挪一个位置,即从1开始,所以拼接一个字符
        int m=p.size();
        vector<vector<bool>> f(n+1,vector<bool>(m+1));
        f[0][0]=true;//两个都是空串也是匹配的
        for(int i=0;i<n;i++){//字符串的长度为0有可能匹配的,比如'' 匹配a*b*,所以i从0开始循环
            //模式串长度为0,除了''和''是匹配的,其他情况都是不匹配,f默认值就是false
            for(int j=1;j<m;j++){//所以下标j从1开始即可
                if(j+1 < m && p[j+1]=='*')//*前面的字符是不能单独用的,所以要把*以及*前面的那个字符
                    continue;//看成一个整体来处理,注意不要把这个步骤漏了
                if(i && p[j]!='*'){//i-1有可能越界,所以i不能为0
                    //f[i-1][j-1]代表前面的串匹配成功,(s[i]==p[j] || p[j]=='.')代表最后面那个字符匹配
                    f[i][j]= f[i-1][j-1] && (s[i]==p[j] || p[j]=='.');
                }else if(p[j]=='*'){//*可以匹配0-n次是一个方案的集合,找出规律以O(1)的时间计算出来
                    f[i][j]=f[i][j-2] || (i&&f[i-1][j]&&(s[i]==p[j-1] || p[j-1]=='.')); 
                } 
            }
        }//注意:下标和长度的转换
        return f[n-1][m-1];//长度为n的字符串与长度为m的模式串是否匹配
    }
};

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