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通配符匹配

通配符匹配

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题目描述

给你一个输入字符串 (s) 和一个字符模式 (p) ,请你实现一个支持 '?''*' 匹配规则的通配符匹配:
  • '?' 可以匹配任何单个字符。
  • '*' 可以匹配任意字符序列(包括空字符序列)。

判定匹配成功的充要条件是:字符模式必须能够 完全匹配 输入字符串(而不是部分匹配)。

 

示例 1:

输入:s = "aa", p = "a"
输出:false
解释:"a" 无法匹配 "aa" 整个字符串。

示例 2:

输入:s = "aa", p = "*"
输出:true
解释:'*' 可以匹配任意字符串。

示例 3:

输入:s = "cb", p = "?a"
输出:false
解释:'?' 可以匹配 'c', 但第二个 'a' 无法匹配 'b'。

 

提示:

  • 0 <= s.length, p.length <= 2000
  • s 仅由小写英文字母组成
  • p 仅由小写英文字母、'?''*' 组成

代码结果

运行时间: 688 ms, 内存: 128.8 MB


/*
 * 思路:
 * 由于Java Stream不适合处理复杂的动态规划问题,因此这里使用基本的Java语法来实现。
 */
// 无法使用Java Stream实现复杂的动态规划问题,故使用一般Java实现。

解释

方法:

该题解使用动态规划的思路来解决通配符匹配问题。定义状态 dp(i, j) 表示字符串 s 的前 i 个字符和模式 p 的前 j 个字符是否匹配。通过分情况讨论当前字符是否匹配以及 '*' 的处理,递归地计算状态值。为了避免重复计算,使用记忆化搜索将已计算过的状态存储起来。最终的答案即为 dp(0, 0) 的结果。

时间复杂度:

O(mn)

空间复杂度:

O(mn)

代码细节讲解

🦆
在动态规划的方法中,你是如何处理字符串和模式长度为0的情况?即当s和p都为空的情况下,dp(0, 0)应该返回什么值?
在动态规划方法中,当字符串s和模式p都为空时,dp(0, 0)应该返回True。这是因为一个空的字符串和一个空的模式是完美匹配的。该情况是递归的基本情况之一,在代码中通过检查j是否等于模式p的长度n(且i等于字符串s的长度m)来判断并返回True,表示两者都已完全匹配。
🦆
对于'*'的处理,为什么选择使用`dp(i+1, j) or dp(i, j+1)`这种方式?这里的逻辑是基于什么考虑?
`*`可以匹配任意字符串(包括空字符串)。在动态规划中,`dp(i+1, j)`表示`*`匹配字符串s中位置i的字符后继续匹配后面的字符,而`dp(i, j+1)`表示`*`匹配空字符串,即跳过`*`,看模式p的下一个字符和字符串s当前的字符是否匹配。这样的设计使得`*`的灵活匹配得以实现,确保所有可能的情况都被考虑到。
🦆
在动态规划算法中,如何确保不会因为递归调用造成栈溢出?特别是在s和p的长度非常大时。
为了防止递归调用导致栈溢出,特别是在字符串和模式长度非常大时,动态规划实现中引入了记忆化搜索。通过存储已经计算过的dp(i, j)结果,当再次计算相同的i和j时,可以直接从存储中获取结果,避免了深层次的递归调用。这种方法不仅提高了算法的效率,也减少了栈的使用,从而避免了栈溢出的风险。
🦆
你提到了使用记忆化搜索来避免重复计算,能否详细说明这种方法如何实现?具体是如何存储和查询之前的计算结果的?
记忆化搜索在动态规划中的实现通常通过使用一个哈希表(或字典)来存储已计算的dp(i, j)结果。在本题的实现中,使用了一个名为`memo`的字典来存储这些值,其中键是一个由i和j组成的元组,值是计算得到的布尔结果。每次在计算dp(i, j)之前,先检查`(i, j)`是否存在于`memo`中。如果存在,直接使用存储的结果。如果不存在,进行计算并将结果存入`memo`,以供未来的查询使用。这种方法有效地减少了重复的计算,提高了算法的效率。

相关问题

正则表达式匹配

给你一个字符串 s 和一个字符规律 p,请你来实现一个支持 '.' 和 '*' 的正则表达式匹配。

  • '.' 匹配任意单个字符
  • '*' 匹配零个或多个前面的那一个元素

所谓匹配,是要涵盖 整个 字符串 s的,而不是部分字符串。

 

示例 1:

输入:s = "aa", p = "a"
输出:false
解释:"a" 无法匹配 "aa" 整个字符串。

示例 2:

输入:s = "aa", p = "a*"
输出:true
解释:因为 '*' 代表可以匹配零个或多个前面的那一个元素, 在这里前面的元素就是 'a'。因此,字符串 "aa" 可被视为 'a' 重复了一次。

示例 3:

输入:s = "ab", p = ".*"
输出:true
解释:".*" 表示可匹配零个或多个('*')任意字符('.')。

 

提示:

  • 1 <= s.length <= 20
  • 1 <= p.length <= 20
  • s 只包含从 a-z 的小写字母。
  • p 只包含从 a-z 的小写字母,以及字符 . 和 *
  • 保证每次出现字符 * 时,前面都匹配到有效的字符