力扣热门100题刷题笔记 - 10. 正则表达式匹配

力扣热门100题 - 10. 正则表达式匹配

题目描述：

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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：

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

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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。

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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：

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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

解题思路（动态规划）：

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动态规划数组的定义： 我们使用一个二维数组 dp，其中 dp[i][j] 表示 s 的前 i 个字符和 p 的前 j 个字符是否匹配。
初始化： 首先，dp[0][0] 表示空字符串和空正则表达式是匹配的，因此 dp[0][0] = true。
处理 '*' 的情况： 对于每个正则表达式中的 '*'，我们需要考虑两种情况：
	'*' 匹配零个前面的元素：dp[i][j] = dp[i][j - 2]。
	'*' 匹配一个或多个前面的元素：dp[i][j] = dp[i - 1][j] && (s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 2) || p.charAt(j - 2) == '.')。
处理 '.' 和普通字符的情况： 如果当前字符匹配，即 p.charAt(j - 1) == '.' 或者 p.charAt(j - 1) == s.charAt(i - 1)，则 dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]。
填充动态规划数组： 使用两层嵌套循环遍历字符串 s 和正则表达式 p，根据上述规则填充动态规划数组。
返回结果： 最终结果为 dp[m][n]，其中 m 和 n 分别是字符串 s 和正则表达式 p 的长度。
时间复杂度：O(m * n)

代码：

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    public boolean isMatch(String s, String p) {
        int m = s.length();
        int n = p.length();
        // 创建动态规划数组，dp[i][j] 表示 s 的前 i 个字符和 p 的前 j 个字符是否匹配
        boolean[][] dp = new boolean[m + 1][n + 1];
        // 初始化，空字符串和空正则表达式是匹配的
        dp[0][0] = true;
        // 处理正则表达式中的 '*'，初始化第一行
        for (int j = 1; j <= n; j++) {
            if (p.charAt(j - 1) == '*') { 
                // '*' 匹配零个前面的元素
                dp[0][j] = dp[0][j - 2];
            }
        }
        // 填充动态规划数组
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
            for (int j = 1; j <= n; j++) {
                char sc = s.charAt(i - 1);
                char pc = p.charAt(j - 1);
                // 如果当前字符匹配，即 '.' 或者与当前字符相同
                if (pc == '.' || pc == sc) {
                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
                } else if (pc == '*') {
                /* 处理 '*' 的情况，分为匹配零个和匹配一个或多个
                     dp[i][j - 2]: 表示 '*' 匹配零个前面的元素，也就是忽略掉 '*' 和它前面的那个字符。
                    (dp[i - 1][j] && (s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 2) || p.charAt(j - 2) == '.'))：这部分表示 '*' 匹配一个或多个前面的元素。具体分解如下：
					dp[i - 1][j]：检查 s 的前 i - 1 个字符和 p 的前 j 个字符是否匹配。
					(s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 2) || p.charAt(j - 2) == '.')：检查 s 的第 i 个字符和 p 的前 j - 2 个字符是否匹配。*/
                    dp[i][j] = dp[i][j - 2] || (dp[i - 1][j] && (s.charAt(i - 1) == p.charAt(j - 2) || p.charAt(j - 2) == '.'));
                }
            }
        }
        // 最终结果为 dp[m][n]
        return dp[m][n];
    }