【LeetCode题解】20_有效的括号（Valid-Parentheses）

20_有效的括号（Valid-Parentheses）

目录

• 20_有效的括号（Valid-Parentheses）
  • 描述
  • 解法
    • 思路
    • Java 实现
    • Python 实现
    • 复杂度分析

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

解法

思路

遍历字符串的每个字符，如果字符是左半边的括号（即 (、[ 或者{），将字符压入栈；如果字符是右半边括号（即 )、] 或者 }），此时首先判断堆栈是否为空，如果栈为空，则该字符无法找到匹配的括号，返回 false，如果栈不为空，则弹出栈顶元素并与之比较，如果两个字符不相同，同样返回 false。最后，遍历完整个字符串后，还需要判断堆栈是否为空，如果为空，则是有效的括号，反之则为无效的括号。

Java 实现

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for (int i=0; i<s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);

            if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
                stack.push(c);
            } else {
                if (stack.empty()) {
                    return false;
                }

                char topChar = stack.pop();
                if (c == ')' && topChar != '(') {
                    return false;
                }
                if (c == ']' && topChar != '[') {
                    return false;
                }
                if (c == '}' && topChar != '{') {
                    return false;
                }
            }
        }

        return stack.isEmpty();
    }
}

改进版：

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        for (char c : s.toCharArray()) {
            if (c == '(') {
                stack.push(')');
            } else if (c == '[') {
                stack.push(']');
            } else if (c == '{') {
                stack.push('}');
            } else if (stack.isEmpty() || c != stack.pop()) {
                return false;
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }
}

Python 实现

实现1：

class Solution:
    def isValid(self, s):
        """
        :type s: str
        :rtype: bool
        """
        stack = list()
        for si in s:
            if si == '(':
                stack.append(')')
            elif si == '[':
                stack.append(']')
            elif si == '{':
                stack.append('}')
            elif len(stack) == 0 or si != stack.pop():
                return False
        return len(stack) == 0

实现 2（借助字典）：

class Solution:
    def isValid(self, s):
        """
        :type s: str
        :rtype: bool
        """
        stack = list()
        dict = {'(': ')', '[': ']', '{': '}'}
        for c in s:
            if c in dict.keys():
                stack.append(dict[c])
            elif c in dict.values():
                if len(stack) == 0 or c != stack.pop():
                    return False
            else:
                False
        return len(stack) == 0

复杂度分析

• 时间复杂度：\(O(n)\)，其中 \(n\) 表示字符串的长度
• 空间复杂度：\(O(n)\)，最坏的情况下，堆栈需要存放字符串的所有字符