[2021校招必看之Java版《剑指offer》-52] 正则表达式匹配

1、题目描述

  【JZ52】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（包含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"abaca"匹配，但是与"aa.a"和"ab*a"均不匹配。
  知识点：字符串，动态规划，递归
  难度：☆☆☆

2、解题思路

  字符串的匹配是把目标串和模式串的每一个字符挨个比较，每一次比较，都会针对三种情况进行讨论，三种情况分别是：普通字符、'*'字符、‘.’字符。

  1、当是普通字符时，一样则匹配，不一样则不匹配；

  2、当是‘.’字符时，直接匹配；

  3、当是'*'字符时，'*'字符表示前一个字符重复 0 次或者多次，又可以分成两种情况讨论：
  3.1 重复 0 次，那么目标串回去前一个字符，模式串走下一个字符，重新匹配；
  3.2 重复 1 次或多次，那么目标串不断往下遍历，比如目标串走了 3 步就开始和 '*'字符 前面的字符不匹配，就可以当成重复了 3 次。

  图解如下：
  情况1：普通字符，且匹配，目标串和模式串都往下走一步，继续判断；

  情况2：'.'字符，直接匹配，目标串和模式串都往下走一步，继续判断；

  情况3：当前元素匹配了，发现下一个模式串字符是'*'：
  3.1 当做重复了 0 次，目标串不动，模式串走 2 步；

  3.2 当重复了 1 或多次，模式串不动，目标串不断往下走，每走一步就判断一次。

  1、递归函数功能：match(s, p) -> bool, 表示p是否可以匹配s；

  2、递归终止条件：
  2.1 如果s 和 p 同时为空，表明正确匹配；
  2.2 如果s不为空，p为空，表明，不能正确匹配；
  2.3 如果s为空，p不为空，需要计算，不能直接给出结果；

3、解题代码

package pers.klb.jzoffer.hard;

/**
 * @program: JzOffer2021
 * @description: 正则表达式匹配
 * @author: Meumax
 * @create: 2020-07-22 09:42
 **/
public class MatchString {
     
    public boolean match(char[] str, char[] pattern) {
     
        //return matchTwo(str, 0, str.length, pattern, 0, pattern.length);
        return doMatch(str, pattern, 0, 0);
    }

    private boolean doMatch(char[] str, char[] pattern, int strIndex, int patternIndex) {
     
        // 目标串和模式串都为空串，匹配
        // str.length - strIndex 表示：包含当前字符在内，还有多少个字符没有匹配
        // pattern.length - patternIndex 表示：包含当前模式字符在内，还有多少个模式字符没用上
        if ((str.length - strIndex == 0) && (pattern.length - patternIndex == 0)) {
     
            return true;
        }

        // 目标串不为空，模式串为空，不匹配
        if ((str.length - strIndex != 0) && (pattern.length - patternIndex == 0)) {
     
            return false;
        }

        // 目标串遍历完了，模式串可以遍历完也可以没有遍历完
        if (str.length - strIndex == 0) {
     
            // 如果模式串还有剩余字符，遍历剩余字符，看是否满足条件
            while (pattern.length - patternIndex != 0) {
     
                // 不满足的情况1：只剩下一个字符，且这个字符还不为 ‘*’，比如：'a' 或者 '.'
                // 不满足的情况2：剩下不止一个字符，第 0 个字符不为 ‘*’ 也就算了，第 1 个字符还是不为 ‘*’。比如：'a' '.'
                if (pattern[patternIndex] != '*' && (pattern.length - patternIndex - 1 == 0 || pattern[patternIndex + 1] != '*')) {
     
                    return false;
                }
                // 遍历下一个字符
                patternIndex++;
            }
            // while结束还没 return ，说明剩余的字符都满足要求
            // 满足的情况：剩余的模式串字符肯定要用*来消除，比如说：a * b * c *,这种结构的无论多长，都可以因为 * 表示 0 个来消除。
            return true;
        }

        // 目标串先不管，模式串已经遍历到最后一个字符了
        if (pattern.length - patternIndex == 1) {
     
            if (str[strIndex] == pattern[patternIndex] || pattern[patternIndex] == '.')
                // 如果目标串当前字符和模式串当前字符能匹配，则继续往下匹配
                return doMatch(str, pattern, strIndex + 1, patternIndex + 1);
            else {
     
                // 当前字符不匹配
                return false;
            }
        }

        // 目标串和模式串都不为空
        if (pattern[patternIndex + 1] != '*') {
      // 模式串下一个字符不是 *
            // 判断当前字符是否匹配
            if ((str[strIndex] == pattern[patternIndex] || pattern[patternIndex] == '.')) {
     
                // 匹配，则继续匹配下一个字符
                return doMatch(str, pattern, strIndex + 1, patternIndex + 1);
            } else {
     
                // 不匹配则返回 false
                return false;
            }
        } else {
      // 模式串下一个字符是 *
            boolean flag = false;
            // 重复 1 次或多次
            if ((str[strIndex] == pattern[patternIndex] || pattern[patternIndex] == '.')) {
     
                flag = doMatch(str, pattern, strIndex + 1, patternIndex);
            }
            // 重复 0 次和重复 1 到多次的综合结果
            return flag || doMatch(str, pattern, strIndex, patternIndex + 2);
        }
    }
}

4、解题心得

  本题难度适中，就是对所有的情况不断的 if 和递归操作，比较繁琐。