用动态规划解决通配符匹配字符串问题

作者: vergilzhang | 来源:发表于2017-05-26 15:59 被阅读32次

    leetcode上这个题目出现了两次,基本都是要求答题者写代码完成 '*' 和 '?' 通配符的匹配。
    一下摘录其中一题:

    Implement wildcard pattern matching with support for '?' and '*'.

    '?' Matches any single character.
    '*' Matches any sequence of characters (including the empty sequence).
    The matching should cover the entire input string (not partial).
    The function prototype should be:
    bool isMatch(const char *s, const char *p)

    Some examples:
    isMatch("aa","a") → false
    isMatch("aa","aa") → true
    isMatch("aaa","aa") → false
    isMatch("aa", "") → true
    isMatch("aa", "a
    ") → true
    isMatch("ab", "?") → true
    isMatch("aab", "c
    a*b") → false

    解决这道题可以用递归的方法,递归的思路代码如下:
    下列代码中,首先判断特殊情况(终止条件), 分两种情况讨论

    • 当传入的p为空时。
    • 当传入的s为空时。
      然后考虑一般情况,也分两种情况讨论:
    • p 开头为 '*',若开头为星号,接下来有三种匹配方式:
      • p[0] 仅匹配单个字符 s[0],p[1] ~ p[m] 匹配 s[1] ~ s[n],此时递归调用 isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(1,p.size() - 1))
      • p[0] 匹配字符串 s[0] ~ s[i],此时递归调用isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(0,p.size() ))
      • p[0]匹配空字符串,此时递归调用isMatch(s.substr(0,s.size() ), p.substr(1,p.size() - 1))
    • p 开头不为 '*',如果p[0] 与 s[0]匹配,此时递归调用 isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(1,p.size() - 1)),否则匹配失败。
      将以上思路写成代码如下:
    class Solution {
    public:
        bool isMatch(string s, string p) {
            if(p.size() == 0) {
                if(s.size() == 0)
                return true;
                return false;
            }
            if(s.size() == 0) {
                if(p[0] == '*')
                    return isMatch(s.substr(0,s.size()), p.substr(1,p.size() - 1));
                return false;
            }
            bool res;
            if(p[0] == '*') {
                res = isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(1,p.size() - 1)) || 
                isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(0,p.size())) || 
                isMatch(s.substr(0,s.size()), p.substr(1,p.size() - 1));
            }
            else {
                if(p[0] == s[0] || p[0] == '?')
                    res = isMatch(s.substr(1,s.size() - 1), p.substr(1,p.size() - 1));
                else
                    return false;
            }
            return res;
        }
    };
    

    但是,递归的思路解法速度不够,再leetcode上会超时,那么就需要我们用动态规划解决。
    同样的道理,根据上述递归的思路写出递推关系式

    P[i][j] = P[i - 1][j - 1] && (s[i - 1] == p[j - 1] || p[j - 1] == '?'), if p[j - 1] != '*';
    P[i][j] = P[i][j - 1] || P[i - 1][j], if p[j - 1] == '*'.
    

    依据上述关系,可以写出新的代码,代码如下:

    class Solution {
    public:
        bool isMatch(string s, string p) { 
            int m = s.length(), n = p.length();
            vector<bool> cur(m + 1, false); 
            cur[0] = true;
            for (int j = 1; j <= n; j++) {
                bool pre = cur[0]; // use the value before update
                cur[0] = cur[0] && p[j - 1] == '*'; 
                for (int i = 1; i <= m; i++) {
                    bool temp = cur[i]; // record the value before update
                    if (p[j - 1] != '*')
                        cur[i] = pre && (s[i - 1] == p[j - 1] || p[j - 1] == '?');
                    else cur[i] = cur[i - 1] || cur[i];
                    pre = temp;
                }
            }
            return cur[m]; 
        }
    };
    

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