LeetCode第20题 有效的括号(Valid Parentheses)

题目地址

题目地址https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/

题目描述

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

代码实现

答案出自https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/solution/valid-parentheses-fu-zhu-zhan-fa-by-jin407891080/

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;
    }
}