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对括号的合法性判断是一个很常见且实用的问题,比如说我们写的代码,编辑器和编译器都会检查括号是否正确闭合。而且我们的代码可能会包含三种括号 [](){}
,判断起来有一点难度。
本文就来聊一道关于括号合法性判断的算法题,相信能加深你对栈这种数据结构的理解。
题目很简单,输入一个字符串,其中包含 [](){}
六种括号,请你判断这个字符串组成的括号是否合法。
Input: "()[]{}"
Output: true
Input: "([)]"
Output: false
Input: "{[]}"
Output: true
解决这个问题之前,我们先降低难度,思考一下,如果只有一种括号 ()
,应该如何判断字符串组成的括号是否合法呢?
字符串中只有圆括号,如果想让括号字符串合法,那么必须做到:
每个右括号 )
的左边必须有一个左括号 (
和它匹配。
比如说字符串 ()))((
中,中间的两个右括号左边就没有左括号匹配,所以这个括号组合是不合法的。
那么根据这个思路,我们可以写出算法:
bool isValid(string str) {
// 待匹配的左括号数量
int left = 0;
for (char c : str) {
if (c == '(')
left++;
else // 遇到右括号
left--;
if (left < 0)
return false;
}
return left == 0;
}
如果只有圆括号,这样就能正确判断合法性。对于三种括号的情况,我一开始想模仿这个思路,定义三个变量 left1
,left2
,left3
分别处理每种括号,虽然要多写不少 if else 分支,但是似乎可以解决问题。
但实际上直接照搬这种思路是不行的,比如说只有一个括号的情况下 (())
是合法的,但是多种括号的情况下, [(])
显然是不合法的。
仅仅记录每种左括号出现的次数已经不能做出正确判断了,我们要加大存储的信息量,可以利用栈来模仿类似的思路。
栈是一种先进后出的数据结构,处理括号问题的时候尤其有用。
我们这道题就用一个名为 left
的栈代替之前思路中的 left
变量,遇到左括号就入栈,遇到右括号就去栈中寻找最近的左括号,看是否匹配。
bool isValid(string str) {
stack<char> left;
for (char c : str) {
if (c == '(' || c == '{' || c == '[')
left.push(c);
else // 字符 c 是右括号
if (!left.empty() && leftOf(c) == left.top())
left.pop();
else
// 和最近的左括号不匹配
return false;
}
// 是否所有的左括号都被匹配了
return left.empty();
}
char leftOf(char c) {
if (c == '}') return '{';
if (c == ')') return '(';
return '[';
}
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