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注:
题目:
给定一个字符串 (s) 和一个字符模式 § ,实现一个支持 ‘?’ 和 ‘*’ 的通配符匹配。
‘?’ 可以匹配任何单个字符。
‘*’ 可以匹配任意字符串(包括空字符串)。
两个字符串完全匹配才算匹配成功。
说明:
s 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母。
p 可能为空,且只包含从 a-z 的小写字母,以及字符 ? 和 *。
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’。
示例 4:
输入:
s = “adceb”
p = “*a*b”
输出: true
解释: 第一个 ‘’ 可以匹配空字符串, 第二个 '’ 可以匹配字符串 “dce”.
示例 5:
输入:
s = “acdcb”
p = “a*c?b”
输出: false
题解:
思路与算法
在给定的模式 p 中,只会有三种类型的字符出现:
- 小写字母 a−z,可以匹配对应的一个小写字母;
- 问号 ‘?’,可以匹配任意一个小写字母;
- 星号 ‘∗’,可以匹配任意字符串,可以为空,也就是匹配零或任意多个小写字母。
其中「小写字母」和「问号」的匹配是确定的,而「星号」的匹配是不确定的,因此我们需要枚举所有的匹配情况。为了减少重复枚举,我们可以使用动态规划来解决本题。
我们用dp[i][j] 表示字符串 s 的前 i 个字符和模式 p 的前 j 个字符是否能匹配。在进行状态转移时,我们可以考虑模式 p 的第 j 个字符p[j-1],与之对应的是字符串 s 中的第 i 个字符s[i-1]:
如果p[j-1]是小写字母,那么s[i-1]必须也为相同的小写字母,状态转移方程为:
dp[i][j]=(p[j-1]与s[i-1]相同)&&dp[i−1][j−1]
如果p[j-1]是问号,那么对s[i-1]没有任何要求,状态转移方程为:
dp[i][j]=dp[i−1][j−1]
如果p[j-1]是星号,那么同样对s[i-1]没有任何要求,但是星号可以匹配零或任意多个小写字母,因此状态转移方程分为两种情况,即使用或不使用这个星号:
dp[i][j]=dp[i][j−1]||dp[i−1][j]
初始状态
只有确定了边界条件,才能进行动态规划。在上述的状态转移方程中,由于 dp[i][j] 对应着 s 的前 i 个字符和模式 p 的前 j 个字符,因此所有的 dp[0][j] 和dp[i][0] 都是边界条件,因为它们涉及到空字符串或者空模式的情况,这是我们在状态转移方程中没有考虑到的:
- dp[0][0]=True,即当字符串 s 和模式 p 均为空时,匹配成功;
- dp[i][0]=False(i>0),即空模式无法匹配非空字符串;
- dp[0][j] 需要分情况讨论:因为星号才能匹配空字符串,所以只有当模式 p 的前 j 个字符均为星号时,dp[0][j] 才为真。
我们可以发现,dp[i][0] 的值恒为假,dp[0][j] 在 j 大于模式 p 的开头出现的星号字符个数之后,值也恒为假,dp[i][j] 的默认值(其它情况)也为假,因此在对动态规划的数组初始化时,我们就可以将所有的状态初始化为 False,减少状态转移的代码编写难度。
最终的答案即为 dp[m][n],其中 m 和 n 分别是字符串 s 和模式 p 的长度。
复杂度分析
时间复杂度:O(mn),其中 m 和 n 分别是字符串 s 和模式 p 的长度。
空间复杂度:O(mn),即为存储所有(m+1)(n+1) 个状态需要的空间。此外,在状态转移方程中,由于dp[i][j] 只会从 dp[i][…] 以及 dp[i−1][…] 转移而来,因此我们可以使用滚动数组对空间进行优化,即用两个长度为 n+1 的一维数组代替整个二维数组进行状态转移,空间复杂度为 O(n)。
class Solution {
public:bool isMatch(string s, string p) {int m=s.size();int n=p.size();vector<vector<int>> dp(m+1,vector<int> (n+1));dp[0][0]=1;//对dp[0][j]进行初始化for(int j=1;j<=n;j++){if(p[j-1]=='*'){dp[0][j]=dp[0][j-1];}else{dp[0][j]=0;}}//对dp[i][0]进行初始化for(int i=1;i<=m;i++){dp[i][0]=0;}for(int i=1;i<=m;i++){for(int j=1;j<=n;j++){if(p[j-1]=='?'){dp[i][j]=dp[i-1][j-1];}else if(p[j-1]=='*'){dp[i][j]=(dp[i-1][j]|dp[i][j-1]);}else if(p[j-1]==s[i-1]){dp[i][j]=dp[i-1][j-1];}else{dp[i][j]=0;}}}return dp[m][n];}
};