有效的括号

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有效的括号

1.题目内容

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：

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输入：s = "()"
输出：true

示例 2：

1
2
输入：s = "()[]{}"
输出：true

示例 3：

1
2
输入：s = "(]"
输出：false

提示：

  • 1 <= s.length <= 104
  • s 仅由括号 '()[]{}' 组成

2.解法

辅助栈法

思路及算法

  • 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

    • 如果 c 是左括号，则入栈 push；
    • 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:′?′ 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。

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代码

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//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;
    }
}

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。