题目

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

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

第一想法

这段代码是根据示例5想到的,没考虑太多东西,由于是对称的那么我可以将这个字符串拆分为前后两部分,那么就只需要花费N/2的时间进行比较,由中间向两边遍历,定义map作为映射,当遇到两个值不同时判断失败。
当然这么写是不对的,问题就在于,当不为对称时,比较失败,比如示例2.ok,那我们接下来看第二想法

public static boolean validParentheses(String str){
    Boolean res = true;
    HashMap<String, String> map = new HashMap<>(3);
    map.put("{","}");
    map.put("[","]");
    map.put("(",")");
    int len = str.length()/2;
    int left = len-1;
    int right = len;
    String[] strings = str.split("");
    while (left>-1){
        if (!Objects.equals(map.get(strings[left]), strings[right])){
            res = false;
            break;
        }
        left--;
        right++;
    }
    return res;
}

第二想法

对于括号是否合法的问题,想到了大学时学到的编译原理这个课程。那么问题是如何解决第一想法中当不对称时如何匹配符号,并且验证是否为有效括号。
这里与第一想法不同的是,我选择将未成功匹配的符号开始符号([{()有顺序的存储起来,直到遇到第一个不是开始符号时,将存储的符号取出,同时要保证先进后出这个问题,这时我们能想到一种数据结构天生就是用做这个的,那就是栈,技能保证顺序同时还能先进后出。

    //升级版
    public static boolean validParentheses01(String str){
        //定义映射
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>(3);
        map.put("{","}");
        map.put("[","]");
        map.put("(",")");
        //将括号字符分解为数组
        String[] strings = str.split("");
        int index = 0;
        //构造存储开始符号的栈
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        String sta;
        while (index<str.length()) {
            String s = strings[index];
            //验证是否为开始符号
            if (map.containsKey(s)) {
                //推入栈中
                stack.push(s);
                index++;
            } else {
                //此时遇到了不是开始符号的括号
                //从栈中弹出最后一个符号
                sta = stack.empty() ? "#" : stack.pop();
                if (!Objects.equals(s, map.get(sta))) {
                    return false;
                } else {
                    index++;
                }
            }
        }
        //最后判断栈中元素是否已经全部弹出
        return stack.isEmpty();
    }

参考优化

该版代码是产考了网上一下代码后进行的优化,这里没有将String进行转化数组,而是使用了String的charAt方法

    //最终版
    public static boolean validParentheses02(String str){
        HashMap<Character, Character> map = new HashMap<>(3);
        map.put('{','}');
        map.put('[',']');
        map.put('(',')');
        int index = 0;
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        Character sta;
        while (index<str.length()) {
            //使用charAt方法获取当前位置的字符
            char s =str.charAt(index);
            if (map.containsKey(s)) {
                stack.push(s);
                index++;
            } else {
                sta = stack.empty() ? '#' : stack.pop();
                if (!Objects.equals(s, map.get(sta))) {
                    return false;
                } else {
                    index++;
                }
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }

数据结构

在表示问题的递归结构时,栈数据结构可以派上用场。我们无法真正地从内到外处理这个问题,因为我们对整体结构一无所知。但是,栈可以帮助我们递归地处理这种情况,即从外部到内部。

算法详解(官方解释)

1. 初始化栈 S。
2. 一次处理表达式的每个括号。
3. 如果遇到开括号,我们只需将其推到栈上即可。这意味着我们将稍后处理它,让我们简单地转到前面的 子表达式。
4. 如果我们遇到一个闭括号,那么我们检查栈顶的元素。如果栈顶的元素是一个 相同类型的 左括号,那么我们将它从栈中弹出并继续处理。否则,这意味着表达式无效。
5. 如果到最后我们剩下的栈中仍然有元素,那么这意味着表达式无效。

问题的官方解读,比较详细


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