动态规划
为了方便,使用 ss
代指 str
,使用 pp
代指 pattern
。
整理一下题意,对于字符串 p
而言,有三种字符:
- 普通字符:需要和
s
中同一位置的字符完全匹配 '.'
:能够匹配s
中同一位置的任意字符'*'
:不能够单独使用'*'
,必须和前一个字符同时搭配使用,数据保证了'*'
能够找到前面一个字符。能够匹配s
中同一位置字符任意次。
所以本题关键是分析当出现 a*
这种字符时,是匹配 0 个 a、还是 1 个 a、还是 2 个 a ...
本题可以使用动态规划进行求解:
状态定义:
f(i,j)
代表考虑s
中以i
为结尾的子串和p
中的j
为结尾的子串是否匹配。即最终我们要求的结果为f[n][m]
。状态转移:也就是我们要考虑
f(i,j)
如何求得,前面说到了p
有三种字符,所以这里的状态转移也要分三种情况讨论:p[j]
为普通字符:匹配的条件是前面的字符匹配,同时s
中的第i
个字符和p
中的第j
位相同。 即f(i,j) = f(i - 1, j - 1) && s[i] == p[j]
。p[j]
为'.'
:匹配的条件是前面的字符匹配,s
中的第i
个字符可以是任意字符。即f(i,j) = f(i - 1, j - 1) && p[j] == '.'
。p[j]
为'*'
:读得p[j - 1]
的字符,例如为字符 a。 然后根据a*
实际匹配s
中a
的个数是 0 个、1 个、2 个 ...3.1. 当匹配为 0 个:
f(i,j) = f(i, j - 2)
3.2. 当匹配为 1 个:
f(i,j) = f(i - 1, j - 2) && (s[i] == p[j - 1] || p[j - 1] == '.')
3.3. 当匹配为 2 个:
f(i,j) = f(i - 2, j - 2) && ((s[i] == p[j - 1] && s[i - 1] == p[j - 1]) || p[j] == '.')
...
我们知道,通过「枚举」来确定 *
到底匹配多少个 a
这样的做法,算法复杂度是很高的。
我们需要挖掘一些「性质」来简化这个过程。
代码:
import java.util.*; public class Solution { public boolean match (String ss, String pp) { // 技巧:往原字符头部插入空格,这样得到 char 数组是从 1 开始,而且可以使得 f[0][0] = true,可以将 true 这个结果滚动下去 int n = ss.length(), m = pp.length(); ss = " " + ss; pp = " " + pp; char[] s = ss.toCharArray(); char[] p = pp.toCharArray(); // f(i,j) 代表考虑 s 中的 1~i 字符和 p 中的 1~j 字符 是否匹配 boolean[][] f = new boolean[n + 1][m + 1]; f[0][0] = true; for (int i = 0; i <= n; i++) { for (int j = 1; j <= m; j++) { // 如果下一个字符是 '*',则代表当前字符不能被单独使用,跳过 if (j + 1 <= m && p[j + 1] == '*') continue; // 对应了 p[j] 为普通字符和 '.' 的两种情况 if (i - 1 >= 0 && p[j] != '*') { f[i][j] = f[i - 1][j - 1] && (s[i] == p[j] || p[j] == '.'); } // 对应了 p[j] 为 '*' 的情况 else if (p[j] == '*') { f[i][j] = (j - 2 >= 0 && f[i][j - 2]) || (i - 1 >= 0 && f[i - 1][j] && (s[i] == p[j - 1] || p[j - 1] == '.')); } } } return f[n][m]; } }
- 时间复杂度:n 表示 s 的长度,m 表示 p 的长度,总共 个状态。复杂度为
- 空间复杂度:使用了二维数组记录结果。复杂度为
动态规划本质上是枚举(不重复的暴力枚举),因此其复杂度很好分析,有多少个状态就要被计算多少次,复杂度就为多少。
最后
这是我们「剑指 の 精选」系列文章的第 No.52
篇,系列开始于 2021/07/01。
该系列会将牛客网「剑指 Offer」中比较经典而又不过时的题目都讲一遍。
在提供追求「证明」&「思路」的同时,提供最为简洁的代码。
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