用优雅的栈来维护括号匹配

前端

2023-09-18 05:51:04

在计算机编程中，优雅地运用栈来维护括号匹配是极其关键且常用的技巧之一。栈是一种特殊的数据结构，其遵循先进后出的原则，也就是后进先出。这意味着最后一个加入栈中的元素将是第一个被移除的元素。

通常，我们使用栈来解决各种编程问题，例如：

后缀表达式求值
平衡括号问题
函数调用

在本文中，我们将深入解析栈的工作原理，并使用栈来解决一个常见的算法题：判断字符串是否括号匹配。

栈的工作原理

栈是一种线性数据结构，其遵循先进后出的原则。也就是说，最后一个加入栈中的元素将是第一个被移除的元素。我们可以使用数组或链表来实现栈。

使用数组实现栈时，我们将元素存储在数组中，并使用一个指针来跟踪栈顶的位置。当我们向栈中添加元素时，我们将元素存储在指针所指向的位置，并将指针向后移动一个位置。当我们从栈中移除元素时，我们将指针向前回移动一个位置，并将指针所指向的元素移除。

使用链表实现栈时，我们将元素存储在链表中，并使用一个指针指向栈顶元素。当我们向栈中添加元素时，我们将新元素添加到链表的开头，并将指针指向新元素。当我们从栈中移除元素时，我们将指针指向链表的下一个元素，并将指针所指向的元素移除。

用栈来判断括号匹配

判断括号匹配是计算机编程中的一道常见算法题。给定一个字符串，我们需要判断字符串中的括号是否匹配。

括号匹配的规则如下：

圆括号 ()
方括号 []
花括号 {}
尖括号 <>

括号匹配的条件如下：

每个括号必须成对出现，且顺序必须正确。
括号不能嵌套。

例如，以下字符串中的括号匹配：

()
[]
{}
<>

以下字符串中的括号不匹配：

(]
{[}]
<>)

我们可以使用栈来判断字符串中的括号是否匹配。我们将遍历字符串，并对每个括号进行以下操作：

如果遇到左括号，将其压入栈中。
如果遇到右括号，则从栈中弹出左括号，并检查右括号是否与弹出的左括号匹配。

如果我们能够成功地遍历整个字符串，并且栈为空，则字符串中的括号匹配。否则，字符串中的括号不匹配。

以下是使用栈来判断括号匹配的JavaScript代码：

function isBalanced(string) {
  const stack = [];
  const brackets = {
    ')': '(',
    ']': '[',
    '}': '{',
    '>': '<'
  };

  for (let i = 0; i < string.length; i++) {
    const char = string[i];
    if (brackets[char]) {
      const top = stack[stack.length - 1];
      if (top === brackets[char]) {
        stack.pop();
      } else {
        return false;
      }
    } else {
      stack.push(char);
    }
  }

  return stack.length === 0;
}