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一个简单规则的匹配,「点.」代表任意字符,「星号*」 代表前一个字符重复 0 次或任意次。
解法一 递归
假如没有通配符 * ,这道题的难度就会少了很多,我们只需要一个字符,一个字符匹配就行。如果对递归不是很了解,强烈建议看下这篇文章,可以理清一下递归的思路。
- 我们假设存在这么个函数 isMatch,它将告诉我们 text 和 pattern 是否匹配
boolean isMatch ( String text, String pattern ) ; - 递归规模减小
text 和 pattern 匹配,等价于 text 和 patten 的第一个字符匹配并且剩下的字符也匹配,而判断剩下的字符是否匹配,我们就可以调用 isMatch 函数。也就是
(pattern.charAt(0) ==text.charAt(0) ||pattern.charAt(0) =='.')&&isMatch(text.substring(1), pattern.substring(1));
递归出口
随着规模的减小, 当 pattern 为空时,如果 text 也为空,就返回 True,不然的话就返回 False 。
if (pattern.isEmpty()) returntext.isEmpty();
综上,我们的代码是
publicbooleanisMatch(Stringtext, Stringpattern) { if (pattern.isEmpty()) returntext.isEmpty(); //判断 text 是否为空,防止越界,如果 text 为空, 表达式直接判为 false, text.charAt(0)就不会执行了booleanfirst_match= (!text.isEmpty() && (pattern.charAt(0) ==text.charAt(0) ||pattern.charAt(0) =='.')); returnfirst_match&&isMatch(text.substring(1), pattern.substring(1)); }
当我们考虑了 * 呢,对于递归规模的减小,会增加对于 * 的判断,直接看代码吧。
publicbooleanisMatch(Stringtext, Stringpattern) { if (pattern.isEmpty()) returntext.isEmpty(); booleanfirst_match= (!text.isEmpty() && (pattern.charAt(0) ==text.charAt(0) ||pattern.charAt(0) =='.')); //只有长度大于 2 的时候,才考虑 *if (pattern.length() >=2&&pattern.charAt(1) =='*'){ //两种情况//pattern 直接跳过两个字符。表示 * 前边的字符出现 0 次//pattern 不变,例如 text = aa ,pattern = a*,第一个 a 匹配,然后 text 的第二个 a 接着和 pattern 的第一个 a 进行匹配。表示 * 用前一个字符替代。return (isMatch(text, pattern.substring(2)) || (first_match&&isMatch(text.substring(1), pattern))); } else { returnfirst_match&&isMatch(text.substring(1), pattern.substring(1)); } }
时间复杂度:有点儿小复杂,待更。
空间复杂度:有点儿小复杂,待更。
解法二 动态规划
上边的递归,为了方便理解,简化下思路。
为了判断 text [ 0,len ] 的情况,需要知道 text [ 1,len ]
为了判断 text [ 1,len ] 的情况,需要知道 text [ 2,len ]
为了判断 text [ 2,len ] 的情况,需要知道 text [ 3,len ]
...
为了判断 text [ len - 1,len ] 的情况,需要知道 text [ len,len ]
text [ len,len ] 肯定好求
求出 text [ len,len ] 的情况,就知道了 text [ len - 1,len ]
求出 text [ len - 1,len ] 的情况,就知道了 text [ len - 2,len ]
...
求出 text [ 2,len ] 的情况,就知道了 text [1,len ]
求出 text [ l1,len ] 的情况,就知道了 text [ 0,len ]
从而知道了 text [ 0,len ] 的情况,求得问题的解。
上边就是先压栈,然后出栈,其实我们可以直接倒过来求,可以省略压栈的过程。
我们先求 text [ len,len ] 的情况
利用 text [ len,len ] 的情况 ,再求 text [ len - 1,len ] 的情况
...
利用 text [ 2,len ] 的情况 ,再求 text [ 1,len ] 的情况
利用 text [1,len ] 的情况 ,再求 text [ 0,len ] 的情况
从而求出问题的解
我们用 dp[i][j]dp[i][j]表示 text 从 i 开始到最后,pattern 从 j 开始到最后,此时 text 和 pattern 是否匹配。
dp[2][2]dp[2][2]就是图中橙色的部分.
publicbooleanisMatch(Stringtext, Stringpattern) { // 多一维的空间,因为求 dp[len - 1][j] 的时候需要知道 dp[len][j] 的情况,// 多一维的话,就可以把 对 dp[len - 1][j] 也写进循环了boolean[][] dp=newboolean[text.length() +1][pattern.length() +1]; // dp[len][len] 代表两个空串是否匹配了,"" 和 "" ,当然是 true 了。dp[text.length()][pattern.length()] =true; // 从 len 开始减少for (inti=text.length(); i>=0; i--) { for (intj=pattern.length(); j>=0; j--) { // dp[text.length()][pattern.length()] 已经进行了初始化if(i==text.length()&&j==pattern.length()) continue; booleanfirst_match= (i<text.length() &&j<pattern.length() && (pattern.charAt(j) ==text.charAt(i) ||pattern.charAt(j) =='.')); if (j+1<pattern.length() &&pattern.charAt(j+1) =='*') { dp[i][j] =dp[i][j+2] ||first_match&&dp[i+1][j]; } else { dp[i][j] =first_match&&dp[i+1][j+1]; } } } returndp[0][0]; }
时间复杂度:假设 text 的长度是 T,pattern 的长度是 P ,空间复杂度就是 O(TP)。
空间复杂度:申请了 dp 空间,所以是 O(TP),因为每次循环我们只需要知道 i 和 i + 1 时候的情况,所以我们可以向 第 5 题 一样进行优化。
publicbooleanisMatch(Stringtext, Stringpattern) { // 多一维的空间,因为求 dp[len - 1][j] 的时候需要知道 dp[len][j] 的情况,// 多一维的话,就可以把 对 dp[len - 1][j] 也写进循环了boolean[][] dp=newboolean[2][pattern.length() +1]; dp[text.length()%2][pattern.length()] =true; // 从 len 开始减少for (inti=text.length(); i>=0; i--) { for (intj=pattern.length(); j>=0; j--) { if(i==text.length()&&j==pattern.length()) continue; booleanfirst_match= (i<text.length() &&j<pattern.length() && (pattern.charAt(j) ==text.charAt(i) ||pattern.charAt(j) =='.')); if (j+1<pattern.length() &&pattern.charAt(j+1) =='*') { dp[i%2][j] =dp[i%2][j+2] ||first_match&&dp[(i+1)%2][j]; } else { dp[i%2][j] =first_match&&dp[(i+1)%2][j+1]; } } } returndp[0][0]; }
时间复杂度:不变, O(TP)。
空间复杂度:主要用了两个数组进行轮换,O(P)。
总结
这道题对于递归的解法,感觉难在怎么去求时间复杂度,现在还没有什么思路,以后再来补充吧。整体来说,只要理清思路,两种算法还是比较好理解的。