刻意练习：LeetCode实战 -- Task18. 正则表达式匹配
背景
本篇图文是LSGO软件技术团队组织的 第二期基础算法（Leetcode）刻意练习训练营 的打卡任务。本期训练营采用分类别练习的模式，即选择了五个知识点（数组、链表、字符串、树、贪心算法），每个知识点选择了 三个简单、两个中等、一个困难 等级的题目，共计三十道题，利用三十天的时间完成这组刻意练习。
本次任务的知识点：字符串
字符串或串（string） 是由数字、字母、下划线组成的一串字符。一般记为 s = “a1a2...an”（n >= 0）。它是编程语言中表示文本的数据类型。
通常以串的整体作为操作对象，如：在串中查找某个子串在该串中首次出现的位置、在串的某个位置上插入一个子串以及删除一个子串等。两个字符串相等的充要条件是：长度相等，并且各个对应位置上的字符都相等。串通常以顺序的方式进行存储与实现。
题目
- 题号：10
- 难度：困难
- https://leetcode-cn.com/problems/regular-expression-matching/
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。
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 = "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（'.'）。
示例 4:
输入:
s = "aab"
p = "c*a*b"
输出: true
解释: 因为 '*' 表示零个或多个，这里 'c' 为 0 个, 'a' 被重复一次。因此可以匹配字符串 "aab"。
示例 5:
输入:
s = "mississippi"
p = "mis*is*p*."
输出: false
实现
第一种：回溯法
思路：这种匹配思路其实就是不断地减掉s和p的可以匹配首部，直至一个或两个字符串被减为空的时候，根据最终情况来得出结论。
如果只是两个普通字符串进行匹配，按序遍历比较即可：
if (s[i] == p[i])
如果正则表达式字符串p只有一种"."一种特殊标记，依然是按序遍历比较即可 ：
if (s[i] == p[i] || p[i] == '.')
上述两种情况实现时还需要判断字符串长度和字符串判空的操作。
但是，"*"这个特殊字符需要特殊处理，当p的第i个元素的下一个元素是星号时会有两种情况：
i元素需要出现0次，我们就保持s不变，将p的减掉两个元素，调用IsMatch。例如s：bc、p：a*bc，我们就保持s不变，减掉p的"a*"，调用IsMatch(s:bc,p:bc)。i元素需要出现一次或更多次，先比较i元素和s首元素，相等则保持p不变，s减掉首元素，调用IsMatch。例如s：aabb、p：a*bb，就保持p不变，减掉s的首元素，调用IsMatch(s:abb,p:a*bb)。
此时存在一些需要思考的情况，例如s：abb、p：a*abb，会用两种方式处理：
- 按照上述第二种情况比较
i元素和s首元素，发现相等就会减掉s的首字符，调用IsMatch(s:bb,p:a*abb)。在按照上述第一种情况减去p的两个元素，调用IsMatch(s:bb,p:abb)，最终导致false。 - 直接按照上述第一种情况减去
p的两个元素，调用IsMatch(s:abb,p:abb)，最终导致true。
所以说这算是一种暴力方法，会将所有的情况走一边，看看是否存在可以匹配的情况。
- 执行结果：通过
- 执行用时：768 ms, 在所有 C# 提交中击败了 10.69% 的用户
- 内存消耗：25.6 MB, 在所有 C# 提交中击败了 5.00% 的用户
public class Solution
{public bool IsMatch(string s, string p){//若正则串p为空串，则s为空串匹配成功，s不为空串匹配失败。if (string.IsNullOrEmpty(p))return string.IsNullOrEmpty(s) ? true : false;//判断s和p的首字符是否匹配，注意要先判断s不为空bool headMatched = string.IsNullOrEmpty(s) == false&& (s[0] == p[0] || p[0] == '.');if (p.Length >= 2 && p[1] == '*'){//如果p的第一个元素的下一个元素是*，则分别对两种情况进行判断return IsMatch(s, p.Substring(2)) ||(headMatched && IsMatch(s.Substring(1), p));}else if (headMatched){//否则，如果s和p的首字符相等return IsMatch(s.Substring(1), p.Substring(1));}else{return false;}}
}
Python 语言
- 执行结果：通过
- 执行用时：1940 ms, 在所有 Python3 提交中击败了 6.96% 的用户
- 内存消耗：13.6 MB, 在所有 Python3 提交中击败了 5.06% 的用户
class Solution:def isMatch(self, s: str, p: str) -> bool:if len(p) == 0:return True if len(s) == 0 else FalseheadMatched = len(s) != 0 and (s[0] == p[0] or p[0] == '.')if len(p) >= 2 and p[1] == '*':return self.isMatch(s, p[2:]) or (headMatched and self.isMatch(s[1:], p)) elif headMatched == True:return self.isMatch(s[1:], p[1:])else:return False
往期活动
LSGO软件技术团队会定期开展提升编程技能的刻意练习活动，希望大家能够参与进来一起刻意练习，一起学习进步！
- Python基础刻意练习活动即将开启，你参加吗？
- Task01：变量、运算符与数据类型
- Task02：条件与循环
- Task03：列表与元组
- Task04：字符串与序列
- Task05：函数与Lambda表达式
- Task06：字典与集合
- Task07：文件与文件系统
- Task08：异常处理
- Task09：else 与 with 语句
- Task10：类与对象
- Task11：魔法方法
- Task12：模块
我是 终身学习者“老马”，一个长期践行“结伴式学习”理念的 中年大叔。
我崇尚分享，渴望成长，于2010年创立了“LSGO软件技术团队”，并加入了国内著名的开源组织“Datawhale”，也是“Dre@mtech”、“智能机器人研究中心”和“大数据与哲学社会科学实验室”的一员。
愿我们一起学习，一起进步，相互陪伴，共同成长。
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