[数据结构与算法]leetcode20-有效的括号

一.题目描述

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：

左括号必须用相同类型的右括号闭合。
左括号必须以正确的顺序闭合。

示例 1：

输入：s = “()”
输出：true
示例 2：

输入：s = “()[]{}”
输出：true
示例 3：

输入：s = “(]”
输出：false
示例 4：

输入：s = “([)]”
输出：false
示例 5：

输入：s = “{[]}”
输出：true

提示：

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

二.题目解析
1.字符串替换函数

public boolean isVali2(String s) {
        if ((s.length() & 1) != 0) {
            return false;
        }
        int prev = s.length();
        while (s.length() / 2 > 0) {
            //[{(())}]{}
            s = s.replace("()", "").replace("[]", "").replace("{}", "");
            //如果换了一次长度没任何变化，可以提前中断
            if (s.length() == prev) {
                return false;
            }
            prev = s.length();
        }
        return s.isEmpty();
    }

2.栈

public boolean isValid(String s) {
        /*利用栈,由于栈结构的特殊性，非常适合做对称匹配类的题目
        时间复杂度：O(N)，空间复杂度：O(N)，最坏情况全部元素都需要入栈
        * */
        //字符串长度为奇数可以直接返回false
        if(s.length() % 2 == 1){
            return false;
        }
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        char cur;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            cur = s.charAt(i);
            if(cur == '(' || cur == '[' || cur == '{'){
                stack.push(cur);
                continue;
            }
            //右方向括号多余没有匹配上
            if((cur == ')' || cur == ']' || cur == '}') && stack.isEmpty()){
                return false;
            }
            //括号类型没有匹配上
            if(cur == ')' && stack.pop() != '('){
                return false;
            }
            if(cur == ']' && stack.pop() != '['){
                return false;
            }
            if(cur == '}' && stack.pop() != '{'){
                return false;
            }
        }
        //考虑左方向括号多余没有匹配上
        return stack.isEmpty();
    }

3.栈-1的代码还可以精简

public boolean isValid1(String s) {
        if(s.length() % 2 == 1){
            return false;
        }
        Stack<Character>stack = new Stack<Character>();
        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();
    }

4.栈+map

public boolean isValid3(String s) {
        /*map+栈
        * */
        int n = s.length();
        if (n % 2 == 1) {
            return false;
        }

        Map<Character, Character> pairs = new HashMap<Character, Character>() {{
            put(')', '(');
            put(']', '[');
            put('}', '{');
        }};
        Deque<Character> stack = new LinkedList<Character>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char ch = s.charAt(i);
            if (pairs.containsKey(ch)) {
                if (stack.isEmpty() || stack.peek() != pairs.get(ch)) {
                    return false;
                }
                stack.pop();
            } else {
                stack.push(ch);
            }
        }
        return stack.isEmpty();
    }