diff --git a/算法/A类:基本算法/5.13 正则表达式的匹配.md b/算法/A类:基本算法/5.13 正则表达式的匹配.md new file mode 100644 index 00000000..b648a31c --- /dev/null +++ b/算法/A类:基本算法/5.13 正则表达式的匹配.md @@ -0,0 +1,74 @@ +# 正则表达式匹配问题 + +## 1 正则表达式匹配 + +### 问题描述 + +* 请实现一个函数用来匹配包含'\.'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,但与"aa.a"和"ab*a"均不匹配。 + +### 问题分析 + +* 可以使用动态规划。将字符串的规模增长的方向,作为动态变化的方向。状态变量表示当前的正则表达式,能够与之匹配。当规模发生变化时,保证字符串-1和正则表达式-1能够匹配。其实在这里感觉规模增长的方向,确实是有两个。但是状态变量的设置比较精巧。 + +### 问题分类 + +* 字符串匹配问题 +* 动态规划 +* 递归 + +### 选择策略 +* 动态规划 + +### 算法设计 + +* 设s的长度为n ,pp 的长度为 m ;将 s 的第 i 个字符记为 s_i,p 的第 j个字符记为 p_j ,将 s 的前 i 个字符组成的子字符串记为s[:i] , 同理将 p 的前 j 个字符组成的子字符串记为 p[:j]p[:j] 。 + +* 因此,本题可转化为求s[:n] 是否能和p[:m] 匹配。 + +* 总体思路是从 s[:1]和 p[:1]是否能匹配开始判断,每轮添加一个字符并判断是否能匹配,直至添加完整个字符串s 和p 。展开来看,假设 s[:i]与 p[:j]可以匹配,那么下一状态有两种: + 1. 添加一个字符 $s_{i+1}$后是否能匹配? + 2. 添加字符 $p_{j+1}$后是否能匹配? + +* 本题的状态共有 m \times nm×n 种,应定义状态矩阵 dpdp ,dp[i][j]代表 s[:i]与 p[:j]是否可以匹配。做好状态定义,接下来就是根据 「普通字符」 , 「.」 , 「*」三种字符的功能定义,分析出动态规划的转移方程。 + +1. **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。 +2. **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 truetrue 时等于 truetrue : + 1. dp[i][j - 2]: 即将字符组合 p[j - 2] * 看作出现 0 次时,能否匹配. + 2. 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; + 3. 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 truetrue 时等于 truetrue : + 1. 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; + 2. 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。 +* **返回值** dp 矩阵右下角字符,代表字符串 s 和 p 能否匹配。 + +![](image/2021-03-18-20-39-26.png) + +### 算法分析 + +* 时间复杂度O(M*N) +* 空间复杂度O(M*N) + +### 算法实现 + +```C++ +class Solution { +public: + bool isMatch(string s, string p) { + int m = s.size() + 1, n = p.size() + 1; + vector> dp(m, vector(n, false)); + dp[0][0] = true; + for(int j = 2; j < n; j += 2) + dp[0][j] = dp[0][j - 2] && p[j - 1] == '*'; + for(int i = 1; i < m; i++) { + for(int j = 1; j < n; j++) { + dp[i][j] = p[j - 1] == '*' ? + dp[i][j - 2] || dp[i - 1][j] && (s[i - 1] == p[j - 2] || p[j - 2] == '.'): + dp[i - 1][j - 1] && (p[j - 1] == '.' || s[i - 1] == p[j - 1]); + } + } + return dp[m - 1][n - 1]; + } +}; +``` \ No newline at end of file