[LeetCode]44. Wildcard Matching 深入浅出讲解和代码示例

1、汇总概要

本题是模式匹配问题，解题思路涵盖了递归、以及匹配算法的知识点

2、题目

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") ? falseisMatch("aa","aa") ? trueisMatch("aaa","aa") ? falseisMatch("aa", "*") ? trueisMatch("aa", "a*") ? trueisMatch("ab", "?*") ? trueisMatch("aab", "c*a*b") ? false

3、审题

该题是模式匹配问题。

4、解题思路

1、原串(s)和模式串(p)匹配规则考虑时，涉及到三种基本情况，以及其任意组合：

1) 模式串当前是字符时(p[j]是char)：相等则继续比较下一个，不相等则返回不匹配(false)

2) p[j] == ‘?’时：当做相等，继续比较下一个；

3) p[j] == '*'时：跳过*，s中当前位置查看是否有与p[j+1]匹配的元素，这种情况较复杂。

以s='abcdefga', p='ab?*g*'为例，示意图讲解如下：

Step1：初始i=0, j=0,顺序比较s[i]和p[j], 相同时指针指向下一个，继续比较；不等时，返回false；

Step2：p[j] == '?'时，任意字符与其匹配，指针指向下一个继续比较；

Step3：p[j] == '*'时(j=3)，跳过*，比较*的下一个字符p[4](即'g')，从s[3]开始，查找后面的字符是否有'g'(p[6])，

     1）若能找到, 则从其位置开始，继续循环执行Step1~Step3；

     2）若找不到，返回false；

以上是基本思路，确定比较规则后，代码中循环遍历即可。

2、还有一种较复杂的情况需考虑，在Step3中比较*后面的字符时，如果匹配到多个，应该以哪个为准？这种情况容易被忽略。

举例：

1）当s='abab', p='*abab'时：

'*'后面的'a'在s中多个位置都可以找到(i=0,i=2)那么应该以哪个位置为准呢：

以i=0为准(即从i=0的下一个位置开始，继续下一个比较)，结果是true；

以i=2为准，结果是false；

结论：本例中应该以第一次匹配到的位置为准，即i=0；

2）s='abab', p='*ab'时，以1)例中同样的方式分析，应该以最后一次匹配到的位置为准，即i=2；

所以，这里有个动态规划的思路，在处理时，并不能确定应该是以第一次匹配到的位置为准，还是最后一次，或者是中间的某一次匹配到的位置。

妥善的处理方法是，遍历所有s串中可以匹配到*下一个字符的位置，止到结果是true。

[当存在多个*时，仍然用这种思路处理]

动态规划的常用实现方法是递归函数(实现代码见下)。

5、代码示例 - Java

public class WildcardMatching {public boolean subMatch(String s, String p,int iStart,int jStart) throws InterruptedException{int i = iStart;int j = jStart;int lens = s.length();int lenp = p.length();System.out.println("\n\nrecursion ====== "+lens+" "+lenp);boolean res = false;while(j<lenp && i<lens){System.out.println("\ngo loop--i,j: "+i+" "+j);//Thread.currentThread().sleep(1000);if(p.charAt(j)=='*'){/*get its next char * if next is *, skip => j++, and break;(no need to recursion) * if next is ? =>  i++(start index skep 1),j++; */if(j<lenp-1){//have next onej++;if(p.charAt(j)=='*'){//next is *j++;continue; //go to loop again}else if(p.charAt(j)=='?'){ //next is ?i++;j++;if(i>=lens-1){//? match the last one in swhile(j<lenp && p.charAt(j)=='*'){//one/multiple * after ?j++;}if(j>=lenp){res = true;return res;}}continue; //go to loop again}else{//go to recursion branchwhile(i<lens){while(i<lens && p.charAt(j)!=s.charAt(i)){if(p.charAt(j)=='?'){break;}i++;}/*if exist multiple i met,need to save all * 1)s=abab,p=*abab,i should choose 0 * 2)s=abab,p=*ab,i should choose 2 */res = subMatch(s,p,i,j);i++;if(res == true){return res;}//else, do recursion}continue;}}else{ //j>= lenp; one/multiple * in the tail of pres = true;return res;}} //end if(*)if(i<lens-1 && j==lenp-1){ //p get the endif(p.charAt(j)=='*'){res = true;}else{res = false;}return res;}else if(i==lens-1 && j<lenp-1){//s get the endwhile(j<lenp && (p.charAt(j)=='*' || p.charAt(j)==s.charAt(i) || p.charAt(j)=='?') ){j++;}if(j>=lenp-1){res = true;}else{res = false;}break;}else if(i==lens-1 && j==lenp-1){//both get the endif(s.charAt(i)==p.charAt(j) || p.charAt(j) == '?'){res = true;return res;}}if(s.charAt(i)==p.charAt(j)||p.charAt(j)=='?'){ //loop to comparei++;j++;}else{res = false;break;}}return res;}public boolean isMatch(String s, String p) throws InterruptedException{boolean res = subMatch(s,p,0,0);return res;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException{//String s = "abcdefga";//String p = "ab?*g*a";//String s = "abcdefga";//String p = "ab?*g*";//String s = "aaaba";//String p = "a*?a*b*a";//String p = "aaa***ba";//String s = "abab";//String p = "*?*ba*?*";//String p = "***ab***";//String s = "abc12abc1d1dabc1d1e";//String p = "*abc?d?*e";String s = "abab1";String p = "*?*ba*??*";//String s = "ab";//String p = "??";WildcardMatching wm = new WildcardMatching();System.out.println(s+"\n"+p+"\n");boolean res = wm.isMatch(s,p);System.out.println("\nres: "+res);}}

注：可参考main中的s、p的赋值做单元测试；

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