LeetCode第20题有效的括号(Valid Parentheses)

朱雀 2020-10-18 11:47 783阅读 0赞

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：

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。

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

**解题思路**：

**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 key: ‘?’，value:’?'key: ′ ? ′ 的对应关系予以配合。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。

Java

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;
        }
    }