【Offer】[19] 【字符串匹配】

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题目描述

　　请实现一个函数用来匹配包括'.'和'*'的正则表达式。 模式中的字符'.'表示任意一个字符，而'*'表示它前面的字符可以出现任意次（包含0次）。在本题中，匹配是指字符串的所有字符匹配整个模式。 例如，字符串"aaa"与模式"a.a"和"ab*ac*a"匹配，但是与"aa.a"和"ab*a"均不匹配
　　

思路分析

　　使用递归函数 matchCore(char[] str, int i, char[] pattern, int j)
来比较索引i,j位置上的字符是否匹配,大体分为两种情况：

1. 当前字符的下一个字符不是*时，如果当前字符相等，则继续调用函数比较下一字符，i和j索引都+1，不相等则返回false
2. 当前字符的下一个字符是*时，如果当前字符不相等，这时将模式串索引j+2(跳过a*),继续比较；如果相等：
   • 字符串的索引i+1，匹配串索引j+2
   • 字符串的索引i+1，匹配串索引不变
   • 字符串的索引不变，匹配串索引j+2 (例如ba*ac) 可以跳过a*

测试用例

1. 功能测试（模式中包含普通字符、“.”、“*”；匹配情况；不匹配情况）
2. 特殊测试（null，空字符串）

Java代码

public class Offer19 {
    
    public static void main(String[] args) {
        test1();
        test2();
    }
    
    public static boolean match(char[] str, char[] pattern) {
        return Solution1(str, pattern);
    }
    
    /**
     * 方法1
     * @param str 字符串
     * @param pattern 模式串
     * @return
     */
    private static boolean Solution1(char[] str, char[] pattern) {
        if(str == null || pattern == null) {
            return false;
        }
        
        return matchCore(str,0,pattern, 0);
    }

    /**
     * 字符串匹配的核心算法：
     * 
     * @param str 字符串
     * @param i  字符串当前索引
     * @param pattern  模式串
     * @param j  模式串当前索引
     * @return
     */
    private static boolean matchCore(char[] str, int i, char[] pattern, int j) {
        if(i==str.length && j==pattern.length) {
            return true;
        }
        if(i<str.length && j==pattern.length) {
            return false;
        }   
        if(j+1<pattern.length && pattern[j+1] == '*') {
            if((i<str.length && (str[i] == pattern[j]) || pattern[j]=='.')) {
                //这里需要判断字符串和匹配串当前字符是否相等， 如果模式串当前字符为'.'，也为相等
                return matchCore(str,i+1,pattern,j+2)   
                    || matchCore(str, i+1, pattern, j) 
                    || matchCore(str, i, pattern, j+2);  // 如果模式串是 ba*ac这种情况 a*是可以直接跳过的
            }else {
                return matchCore(str,i,pattern,j+2); // 当前字符不相等，可以直接跳过a*
            }
        }
        
        //这里要放在后面
        if(i<str.length && (str[i]==pattern[j] || pattern[j]=='.')) {
            return matchCore(str, i+1, pattern, j+1);
        }
        
        return false;
    }

    /**
     * 此测试程序参考自 剑指Offer一书中的源码[https://github.com/zhedahht/CodingInterviewChinese2]
     * @param testName
     * @param str
     * @param pattern
     * @param expected
     */
    private static void test(String testName, char[] str, char[] pattern, boolean expected) {
        System.out.print(testName + ":");
        if (match(str, pattern) == expected)
            System.out.println("passed!");
        else
            System.out.println("failed!");
    }
    
    /**
     * 功能测试
     */
    private static void test1() {
        char[] str1 = "aaa".toCharArray();
        char[] str2 = "aaa".toCharArray();
        char[] pattern1 = "a*.b*b*aa".toCharArray();
        char[] pattern2 ="ab*ac*a".toCharArray();
        test("aaa,a*.b*b*aa --->", str1, pattern1, true);
        test("aaa,ab*ac*a--->", str2, pattern2, true);
        char[] str3 = {'a'};
        char[] pattern3 = {'.','*'};
        test("a, .* -->", str3, pattern3, true);
        
    }
    /**
     * 特殊测试
     */
    private static void test2() {
        char[]  str = {};
        char[] pattern = null;
        test("{},null --->", str, pattern, false);
    }
}

代码链接

剑指Offer代码-Java