Leetcode:正则表达式匹配

目录

普通版本(动态规划)

状态表示

状态转移方程

优化③①情况

数学化简分析

结合实际情况画图化简分析

总结

最终代码


题目链接:10. 正则表达式匹配 - 力扣(LeetCode)

好像是leetcode前100道里面最难的一道?我是fw🤡

普通版本(动态规划)

题目条件:

  • '.' 匹配任意单个字符
  • '*' 匹配零个或多个前面的那一个元素(将其理解为*号,某字符*表示可以有n个该字符)
  • 每次出现字符 * 时,前面都匹配到有效的字符(只有a~z*、.*两种情况)

注意事项:字符*,变化的多出来的字符是向后延申的

条件解析与示例分析:

示例1:s = "aa"、p = "a",可匹配

示例2:s = "aa"、p = "a*",a*是一个整体,可以表示0~n个a,可匹配

示例3:s = "ab"、p = ".*",.*是一个整体,可以表示0~n个.,每个.可代表任意字符,可匹配

示例4:s = "aab"、p = "d*a*b",将d*视为一个空串,a*表示两个a,b不变,可匹配

状态表示

分析:由题意得我们可以要判断的是p中[0,j]范围内的字符是否能匹配s中[0,i]范围内的字符,涉及了两个数组间情况得判断

结论:状态转移方程为dp[i][j],该方程表示p[0,j]范围内的子串是否可以匹配s[0,j]范围内的子串 

状态转移方程

主旨:根据p数组最后位置的取值进行分情况讨论(s[i]和p[j]分别表示s和p数组最后位置的字符)

①p[j]是a~z的字符

满足  p[j] == s[i] && dp[i-1][j-1] == true 时dp[i][j]为真(当前和之前所有位置都为真)

②p[j]是字符.

满足dp[i-1][j-1]==true,则dp[i][j]为真(只要之前均为真,.必可使最后一个位置也相同)

③p[j]是* 

③①p[j-1]是.

③①①.*表示空串

  • 此时p[j-1]和p[j]位置报废,若dp[i][j-2]为真则dp[i][j]为真,即p的[0,j-2]范围内的字符能否与s的[0,i]范围内的字符匹配

③①②.*表示一个.

  • 此时p[j]位置报废p[j-1]位置为.若dp[i-1][j-2]为真则dp[i][j]为真,即p的[0,j-2]范围内的字符能否与s的[0,i-1]范围内的字符匹配,因为p[j-1]位置的.能表示任意字符,故s[i-1]位置不论是什么字符dp[i-1][j-1]一定为真

③①③.*表示两个.

  • 此时p[j]和p[j-1]位置均为.若dp[i-2][j-2]为真则dp[i][j]为真,即p的[0,j-2]范围内的字符能否与s的[0,i-2]范围内的字符匹配,因为p[j]和p[j-1]位置的.能表示任意字符,故s[i]h和s[i-1]位置不论是什么字符dp[i][j]和dp[i-1][j-1]一定为真

③①④.*表示三个.

  • 此时p[j]和p[j-1]均为甚至p[j+1]位置均为.若dp[i-3][j-2]为真则dp[i][j]为真,即p的[0,j-2]范围内的字符能否与s的[0,i-3]范围内的字符匹配...(都一样不重复解释了)

p[j-1]是a~z的字符

②①字符*表示空串

  • 此时p[j-1]和p[j]位置报废,若dp[i][j-2]为真则dp[i][j]为真(与上面一样了,不解释了)

③②②判断j-1位置的字符是否与i位置相同(p[j-1] == s[i])

  • 相同则保留字符*的状态,此时若dp[i-1][j]为真则dp[i][j]为真因为s[j-1]位置上的字符与i位置匹配后因为可以用*造出很多个该字符,所以只需考虑p[0,j]范围内的字符能否与s[0,i-1]范围内的字符匹配即可(而判断这一个范围内的情况,就需要再次到③②②这种情况来进行判断),如果均匹配则让*造字符时多加一个该字符即可

优化③①情况

优化结果:当p[j]为*、p[j-1]为.时,dp[i][j] = dp[i][j-2] || dp[i-1][j]

初步分析:由③①中的多条结论可以得出,当满足其中一个结论时,dp[i][j]就为真,因为此时p[j-1]和p[j]的组合为.*,如果dp[i][j-2]为真,那么.*只需要创建出一个.即可,如果dp[i-3][j-2]为真,那么.*只需要创建出三个.即可,即只要前面的相等,后面的.*就绝对可以保证后面的所有都相等,即:①p[j] == '*'时,dp[i][j] = dp[i][j-2] ||  dp[i-1][j-2] || dp[i-2][j-2] ...,但是这个式子还是有点长,那么是否能继续化简一下?

数学化简分析

我们令i=i-1,重新套入上面的式子可得:

②p[j] == '*'时,dp[i-1][j] = dp[i-1][j-2] ||  dp[i-2][j-2] || dp[i-3][j-2] ...

我们发现,满足dp[i-1][j]为真需要满足dp[i-1][j-2] ||  dp[i-2][j-2] || dp[i-3][j-2] ...的某个条件为真,而该条件与①中的后半部分完全相同,由简单的数学等价替换就可以得到我们优化③①情况的优化结果

结合实际情况画图化简分析

当p[j]为*、p[j-1]为.时,我们可以分为两种情况:

情况一:当.*组合与s[i]相同后后不变化仍然保留.*组合,接着比较s[i-1],如果dp[i-1][j]为真则dp[i][j]为真(s的[0,i-1]范围内的字符与p[0,j]范围内的字符可以匹配)

情况二:将.*视为一个空串,那么此时如果dp[i][j-2]为真,则dp[i][j]也就为真

总结

1、①和②可以总结为一种情况:当p[j]==s[i] 或者 p[j]==. 为真 且dp[i-1][j-1]为真(两个的末尾都匹配了 或者 p的末尾为.时无论s的末尾为什么字符都能匹配),那么dp[i][j]就为真

2、③可以总结为:当 dp[i][j-2] 为真或者 (p[j-1] == '.' || p[j-1] == s[i])一个为真且 dp[i-1][j] 为真,则dp[i][j]为真(整合后p[j]==*时引发的所有结论,可以发现这些结论的本质就是围绕p[j-1]*的组合是空串还是非空串进行研究并得出结论的)

  • p[j-1]*的组合为空:由上图的分析得,当p[j]为*时一定有“某字符*”是空串的情况,故可以将③①和③②为空的情况合并得到判断dp[i][j]是否为空的一个条件dp[i][j-2]
  • p[j-1]*的组合不为空:当p[j-1]为.时该组合为“.*”,此时只要dp[i-1][j]为真即可(上面优化里的当dp[j]为*、p[j-1]为.时dp[i][j]为真的两个条件dp[i][j-2] || dp[i-1][j],p[j-1]*组合为空时候占用了一个dp[i][j-2],现在就剩下另一个条件了,当然如果你不信也可以再推一遍),当p[j-1]为a~z的字符时该组合为“a~z的字符*”,此时也是只需要dp[i-1][j]为真即可

最终代码

class Solution {
public:bool isMatch(string s, string p) {int m = s.size(),n = p.size();//二者大小不一样相同//1、创建dp表vector<vector<bool>> dp(m+1,vector<bool>(n+1));//创建一个m行n列的dp表,+1是为了创建辅助行//2、初始化s = ' ' + s,p = ' ' + p;//加上一行辅助位,此时字符串下标和dp表下标一致,不需要在填表时做下标-1的操作//先填写左上角的辅助行为true,处理特殊情况,即当s为空时,根据p中字符*的情况得到匹配结果(准备工作)dp[0][0] =true;//更新dp表for(int j = 2;j<=n;j+=2)if(p[j]=='*') dp[0][j] =true;else break;//3、填表for(int i = 1;i <= m;i++){for(int j = 1;j <= n;j++){//p[j]为*L:③的所有情况得到的结论if(p[j] == '*'){dp[i][j] = dp[i][j-2] || (p[j-1] == '.' || p[j-1] == s[i]) && dp[i-1][j];}//p[j]不为*:①②两种情况得到的结论else{dp[i][j] = (p[j] == s[i] || p[j] == '.')&&dp[i-1][j-1];}}}//4、返回值return dp[m][n];//题目要求的是完全匹配,所以判断范围为[0,m]和[0,n];}
};

自我总结:动规主要的内容就是确认状态表示和状态转移方程,由特例推广至全部,只需要直到宏观规律即可

~over~

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