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0020.有效的括号.md

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欢迎大家参与本项目,贡献其他语言版本的代码,拥抱开源,让更多学习算法的小伙伴们收益!

数据结构与算法应用往往隐藏在我们看不到的地方

20. 有效的括号

https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/

给定一个只包括 '(',')','{','}','[',']' 的字符串,判断字符串是否有效。

有效字符串需满足:

  • 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
  • 左括号必须以正确的顺序闭合。
  • 注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1: 输入: "()" 输出: true

示例 2: 输入: "()[]{}" 输出: true

示例 3: 输入: "(]" 输出: false

示例 4: 输入: "([)]" 输出: false

示例 5: 输入: "{[]}" 输出: true

思路

题外话

括号匹配是使用栈解决的经典问题。

题意其实就像我们在写代码的过程中,要求括号的顺序是一样的,有左括号,相应的位置必须要有右括号。

如果还记得编译原理的话,编译器在 词法分析的过程中处理括号、花括号等这个符号的逻辑,也是使用了栈这种数据结构。

再举个例子,linux系统中,cd这个进入目录的命令我们应该再熟悉不过了。

cd a/b/c/../../

这个命令最后进入a目录,系统是如何知道进入了a目录呢 ,这就是栈的应用(其实可以出一道相应的面试题了)

所以栈在计算机领域中应用是非常广泛的。

有的同学经常会想学的这些数据结构有什么用,也开发不了什么软件,大多数同学说的软件应该都是可视化的软件例如APP、网站之类的,那都是非常上层的应用了,底层很多功能的实现都是基础的数据结构和算法。

所以数据结构与算法的应用往往隐藏在我们看不到的地方!

这里我就不过多展开了,先来看题。

进入正题

由于栈结构的特殊性,非常适合做对称匹配类的题目。

首先要弄清楚,字符串里的括号不匹配有几种情况。

一些同学,在面试中看到这种题目上来就开始写代码,然后就越写越乱。

建议要写代码之前要分析好有哪几种不匹配的情况,如果不动手之前分析好,写出的代码也会有很多问题。

先来分析一下 这里有三种不匹配的情况,

  1. 第一种情况,字符串里左方向的括号多余了 ,所以不匹配。 括号匹配1
  2. 第二种情况,括号没有多余,但是 括号的类型没有匹配上。 括号匹配2
  3. 第三种情况,字符串里右方向的括号多余了,所以不匹配。 括号匹配3

我们的代码只要覆盖了这三种不匹配的情况,就不会出问题,可以看出 动手之前分析好题目的重要性。

动画如下:

20.有效括号

第一种情况:已经遍历完了字符串,但是栈不为空,说明有相应的左括号没有右括号来匹配,所以return false

第二种情况:遍历字符串匹配的过程中,发现栈里没有要匹配的字符。所以return false

第三种情况:遍历字符串匹配的过程中,栈已经为空了,没有匹配的字符了,说明右括号没有找到对应的左括号return false

那么什么时候说明左括号和右括号全都匹配了呢,就是字符串遍历完之后,栈是空的,就说明全都匹配了。

分析完之后,代码其实就比较好写了,

但还有一些技巧,在匹配左括号的时候,右括号先入栈,就只需要比较当前元素和栈顶相不相等就可以了,比左括号先入栈代码实现要简单的多了!

实现C++代码如下:

class Solution {
public:
    bool isValid(string s) {
        stack<int> st;
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] == '(') st.push(')');
            else if (s[i] == '{') st.push('}');
            else if (s[i] == '[') st.push(']');
            // 第三种情况:遍历字符串匹配的过程中,栈已经为空了,没有匹配的字符了,说明右括号没有找到对应的左括号 return false
            // 第二种情况:遍历字符串匹配的过程中,发现栈里没有我们要匹配的字符。所以return false
            else if (st.empty() || st.top() != s[i]) return false;
            else st.pop(); // st.top() 与 s[i]相等,栈弹出元素
        }
        // 第一种情况:此时我们已经遍历完了字符串,但是栈不为空,说明有相应的左括号没有右括号来匹配,所以return false,否则就return true
        return st.empty();
    }
};

技巧性的东西没有固定的学习方法,还是要多看多练,自己总灵活运用了。

其他语言版本

Java:

Python:

class Solution:
    def isValid(self, s: str) -> bool:
        stack = []  # 保存还未匹配的左括号
        mapping = {")": "(", "]": "[", "}": "{"}
        for i in s:
            if i in "([{":  # 当前是左括号,则入栈
                stack.append(i)
            elif stack and stack[-1] == mapping[i]:  # 当前是配对的右括号则出栈
                stack.pop()
            else:  # 不是匹配的右括号或者没有左括号与之匹配,则返回false
                return False
        return stack == []  # 最后必须正好把左括号匹配完

Go: