【LeetCode】20. 有效的括号

难度：简单

题目

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

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

示例 1：

输入：s = "()"
输出：true
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示例 2：

输入：s = "()[]{}"
输出：true
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示例 3：

输入：s = "(]"
输出：false
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示例 4：

输入：s = "([)]"
输出：false
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提示：

• 1 <= s.length <= 10^4
• s 仅由括号 '()[]{}' 组成

个人题解

思路：

1. 使用栈

class Solution {
    private static final Map<Character, Character> charMap;

    static {
        charMap = new HashMap<>(4);
        charMap.put('(', ')');
        charMap.put('{', '}');
        charMap.put('[', ']');
    }

    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (charMap.containsKey(s.charAt(i))) {
                stack.push(charMap.get(s.charAt(i)));
            } else if (stack.isEmpty() || s.charAt(i) != stack.pop()) {
                return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}
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官方题解

• 算法原理

  • 栈先入后出特点恰好与本题括号排序特点一致，即若遇到左括号入栈，遇到右括号时将对应栈顶左括号出栈，则遍历完所有括号后 stack 仍然为空；

  • 建立哈希表 dic 构建左右括号对应关系：key 左括号，value 右括号；这样查询 2 个括号是否对应只需 O(1) 时间复杂度；建立栈 stack，遍历字符串 s 并按照算法流程一一判断。

• 算法流程

  1. 如果 c 是左括号，则入栈 push；
  2. 否则通过哈希表判断括号对应关系，若 stack 栈顶出栈括号 stack.pop() 与当前遍历括号 c 不对应，则提前返回 false。

• 提前返回false

  • 提前返回优点： 在迭代过程中，提前发现不符合的括号并且返回，提升算法效率。

  • 解决边界问题：

    • 栈 stack 为空： 此时 stack.pop() 操作会报错；因此，我们采用一个取巧方法，给 stack 赋初值 ? ，并在哈希表 dic 中建立对应关系予以配合。此时当 stack 为空且 c 为右括号时，可以正常提前返回 false；

    • 字符串 s 以左括号结尾： 此情况下可以正常遍历完整个 s，但 stack 中遗留未出栈的左括号；因此，最后需返回 len(stack) == 1，以判断是否是有效的括号组合

• 复杂度分析

  • 时间复杂度 O(N)：正确的括号组合需要遍历 1 遍 s；
  • 空间复杂度 O(N)：哈希表和栈使用线性的空间大小。

class Solution {
    private static final Map<Character,Character> map = new HashMap<Character,Character>(){{
        put('{','}'); put('[',']'); put('(',')'); put('?','?');
    }};
    public boolean isValid(String s) {
        if(s.length() > 0 && !map.containsKey(s.charAt(0))) return false;
        LinkedList<Character> stack = new LinkedList<Character>() {{ add('?'); }};
        for(Character c : s.toCharArray()){
            if(map.containsKey(c)) stack.addLast(c);
            else if(map.get(stack.removeLast()) != c) return false;
        }
        return stack.size() == 1;
    }
}
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作者：Krahets
链接：https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/solutions/9185/valid-parentheses-fu-zhu-zhan-fa-by-jin407891080/
来源：力扣（LeetCode）
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