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Dev/macbook pro

Author: myoshi2891

Algorithm/DynamicProgramming/leetcode/10. Regular Expression Matching/README.md

@@ -0,0 +1,182 @@
+ **JavaScript + DP解法** を用いて処理し、**各処理を図を使って具体的に説明**します。
+
+---
+
+## 🎯 問題概要（再掲）
+
+* `s`：マッチさせたい文字列（例: `"aa"`）
+* `p`：正規表現パターン（例: `"a*"`）
+
+**正規表現ルール**：
+
+| 記号  | 意味                |
+| --- | ----------------- |
+| `.` | 任意の1文字にマッチ        |
+| `*` | 直前の文字の 0 回以上の繰り返し |
+
+---
+
+## 🧠 解法方針：動的計画法（DP）
+
+### 🧩 状態定義
+
+* `dp[i][j] = true`
+  ⇔ `s[0..i-1]`（長さ i の prefix）と `p[0..j-1]`（長さ j の prefix）がマッチする
+
+---
+
+## 🧮 例：`s = "aa"`、`p = "a*"`
+
+### 初期状態
+
+```
+s = " a  a"
+     ↑  ↑
+i=  1  2
+
+p = " a  *"
+     ↑  ↑
+j=  1  2
+```
+
+### DP テーブルの初期化
+
+|    | "" | a | \* |
+| -- | -- | - | -- |
+| "" | T  | F | T  |
+| a  | F  | T | T  |
+| a  | F  | F | T  |
+
+---
+
+### 📊 ステップ 1：`dp[0][0] = true`
+
+空文字列同士は常にマッチ。
+
+```
+dp[0][0] = true
+```
+
+---
+
+### 📊 ステップ 2：パターンに `*` がある場合の初期化
+
+* `dp[0][2] = dp[0][0] = true`（`a*` が空文字列にマッチ）
+
+```
+Pattern: "a*"
+→ '*' は前の 'a' を0回とみなせるのでOK
+```
+
+---
+
+### 📊 ステップ 3：DPテーブルの構築（再帰的に状態更新）
+
+```js
+for (let i = 1; i <= m; i++) {
+  for (let j = 1; j <= n; j++) {
+    ...
+  }
+}
+```
+
+### 更新規則（図示）
+
+#### 🔹 case1: 文字一致 or `.`（1文字マッチ）
+
+```
+if (p[j-1] === s[i-1] || p[j-1] === '.')
+→ dp[i][j] = dp[i-1][j-1]
+```
+
+```
+s: ... a
+p: ... a
+     ↑   ↑
+     i   j
+```
+
+---
+
+#### 🔹 case2: `*` の場合（0回 or 1回以上）
+
+```
+if (p[j-1] === '*') {
+    dp[i][j] = dp[i][j-2]   // * を0回使用
+    if (p[j-2] === s[i-1] || p[j-2] === '.')
+        dp[i][j] |= dp[i-1][j] // * を1回以上使用
+}
+```
+
+```
+Pattern:  a*
+          ↑↑
+          j-2 j-1
+
+s:     a   a
+       ↑
+       i-1
+```
+
+---
+
+## ✅ 最終的なDPテーブル（例：s="aa", p="a\*"）
+
+|    | "" | a | \* |
+| -- | -- | - | -- |
+| "" | ✅  | ❌ | ✅  |
+| a  | ❌  | ✅ | ✅  |
+| a  | ❌  | ❌ | ✅  |
+
+→ `dp[2][2] = true`（完全一致）
+
+---
+
+## 🖼️ 図による処理まとめ
+
+```
+s = "aa"
+p = "a*"
+
+1. dp[0][0] = true          // 空文字列同士マッチ
+
+2. dp[0][2] = true          // a* → *は0回で空文字にマッチ
+
+3. dp[1][1] = true          // s[0] = a, p[0] = a
+
+4. dp[1][2] = true          // '*' で1回以上の a
+
+5. dp[2][2] = true          // '*' でさらに1回
+```
+
+---
+
+## 📌 結果
+
+```js
+console.log(dp[s.length][p.length]); // true
+```
+
+---
+
+## 🔁 応用例
+
+### s = "ab", p = ".\*"
+
+* `.` → 任意の文字
+* `*` → 何回でも繰り返し → すべての文字列にマッチ
+
+```
+dp[2][2] = true
+```
+
+---
+
+## 🧠 メモリ＆計算量
+
+* 時間：O(m × n)
+* 空間：O(m × n)
+
+  * 制約が 20 以下なので問題なし（最大 400 要素）
+
+---

Algorithm/DynamicProgramming/leetcode/10. Regular Expression Matching/RegularExpressionMatching.py

@@ -0,0 +1,81 @@
+# 以下は、LeetCodeの「正規表現マッチング」問題に対する **Python（CPython 3.11.4対応）** の解答です。
+# **型アノテーション付き**で記述し、**計算量**と**メモリ使用**にも配慮しています。
+
+# ## ✅ 問題概要（再掲）
+
+# * `.` は任意の1文字
+# * `*` は直前の文字の 0 回以上の繰り返し
+# * `s` 全体と `p` 全体がマッチするかを判定
+
+# ---
+
+# ## 🧠 解法方針：動的計画法（DP）
+
+# * 状態：`dp[i][j]` ⇒ `s[:i]` と `p[:j]` がマッチするか
+# * 遷移：
+
+#   * `p[j - 1] == '*'`：
+
+#     * `dp[i][j] = dp[i][j - 2] or (dp[i - 1][j] if p[j - 2] matches s[i - 1])`
+#   * それ以外：
+
+#     * `dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]` if `p[j - 1] == s[i - 1]` or `p[j - 1] == '.'`
+
+# ## 🐍 Python実装（型付き）
+
+from typing import List
+
+class Solution:
+    def isMatch(self, s: str, p: str) -> bool:
+        m: int = len(s)
+        n: int = len(p)
+
+        # dp[i][j] := s[:i] と p[:j] がマッチするか
+        dp: List[List[bool]] = [[False] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
+        dp[0][0] = True  # 空文字同士はマッチ
+
+        # パターン初期化（空文字にマッチする * の処理）
+        for j in range(2, n + 1):
+            if p[j - 1] == '*':
+                dp[0][j] = dp[0][j - 2]
+
+        # DP更新
+        for i in range(1, m + 1):
+            for j in range(1, n + 1):
+                if p[j - 1] == '.' or p[j - 1] == s[i - 1]:
+                    dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]
+                elif p[j - 1] == '*':
+                    dp[i][j] = dp[i][j - 2]  # * を 0 回使う
+                    if p[j - 2] == '.' or p[j - 2] == s[i - 1]:
+                        dp[i][j] |= dp[i - 1][j]  # * を 1 回以上使う
+
+        return dp[m][n]
+    
+# ## 🔎 使用例
+
+# ```python
+# if __name__ == "__main__":
+#     sol = Solution()
+#     print(sol.isMatch("aa", "a"))    # False
+#     print(sol.isMatch("aa", "a*"))   # True
+#     print(sol.isMatch("ab", ".*"))   # True
+# ```
+
+# ---
+
+# ## ⏱ 計算量・メモリ消費
+
+# | 項目        | 値                       |
+# | --------- | ----------------------- |
+# | 時間計算量     | O(m × n)                |
+# | 空間計算量     | O(m × n)                |
+# | 入力サイズ最大   | 20文字（s, p）              |
+# | 最大DP表サイズ  | 21 × 21 = 441セル         |
+# | メモリ消費（概算） | 約 441 × 1バイト ≈ **500B** |
+
+# ## ✅ 補足：なぜDPか？
+
+# * 再帰+メモ化でも解けるが、LeetCodeではTLEになりやすい。
+# * 全探索で部分一致を記録できるDPが最も安定した手法。
+
+# ご希望があれば、再帰＋メモ化（`lru_cache`）版や、図解を含めたステップバイステップ解析も可能です。

Algorithm/DynamicProgramming/leetcode/10. Regular Expression Matching/RegularExpressionMatching.ts

@@ -0,0 +1,94 @@
+// 以下は、LeetCodeの正規表現マッチング問題に対する **JavaScript（Node.js）での解答例** です。`fs` モジュールを用いて標準入力から `s` と `p` を受け取り、動的計画法（DP）で `.` や `*` を考慮した完全一致の判定を行います。
+
+// ---
+
+// ### ✅ 解法方針（動的計画法・2次元DP）
+
+// * `dp[i][j]`：`s[0..i-1]` と `p[0..j-1]` がマッチするかを表す。
+// * 状態遷移：
+
+//   * `p[j - 1] === '*'` の場合：
+
+//     * 無視：`dp[i][j] = dp[i][j - 2]`
+//     * 一致していて繰り返し使用：`dp[i][j] |= dp[i - 1][j]`
+//   * `p[j - 1] === s[i - 1] || p[j - 1] === '.'` の場合：
+
+//     * `dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1]`
+
+// ---
+
+// ### 📦 JavaScript（Node.js）実装（`fs` 使用）
+
+// ```javascript
+const fs = require('fs');
+
+// 入力読み込み
+const input = fs.readFileSync('/dev/stdin', 'utf8').trim().split('\n');
+const s = input[0];  // 入力文字列 s
+const p = input[1];  // パターン文字列 p
+
+function isMatch(s, p) {
+    const m = s.length;
+    const n = p.length;
+
+    // 初期化：false埋め、dp[0][0] = true（空文字同士は一致）
+    const dp = Array.from({ length: m + 1 }, () => Array(n + 1).fill(false));
+    dp[0][0] = true;
+
+    // 空文字列 s に対するパターン p の初期化（例: a*, a*b*, a*b*c*）
+    for (let j = 2; j <= n; j++) {
+        if (p[j - 1] === '*') {
+            dp[0][j] = dp[0][j - 2];
+        }
+    }
+
+    // DPテーブル更新
+    for (let i = 1; i <= m; i++) {
+        for (let j = 1; j <= n; j++) {
+            if (p[j - 1] === '.' || p[j - 1] === s[i - 1]) {
+                dp[i][j] = dp[i - 1][j - 1];
+            } else if (p[j - 1] === '*') {
+                dp[i][j] = dp[i][j - 2]; // * を0回使用
+                if (p[j - 2] === '.' || p[j - 2] === s[i - 1]) {
+                    dp[i][j] = dp[i][j] || dp[i - 1][j]; // * を1回以上使用
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    return dp[m][n];
+}
+
+// 出力
+console.log(isMatch(s, p));
+
+// ### 🧪 入力方法（例）
+
+// 以下のような入力ファイルまたは標準入力で動作します：
+
+// ```
+// aa
+// a*
+// ```
+
+// 出力：
+
+// ```
+// true
+// ```
+
+// ---
+
+// ### ⏱ 性能（最悪計算量）
+
+// * 時間計算量：O(m × n)
+// * 空間計算量：O(m × n)
+// * 制約が小さい（s, p ≤ 20）ので高速かつメモリ効率良好です。
+
+// ---
+
+// 必要であれば、標準入力ファイルを指定してテスト可能です。Node.js環境で実行する場合：
+
+// ```bash
+// echo -e "ab\n.*" | node solution.js
+// ```