有效括号的精准解析：初学者速成攻略

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2024-01-18 11:34:25

有效括号匹配：理解算法与实现

在计算机科学中，有效括号问题是一个常见的算法问题，它要求我们判断一个字符串中括号是否匹配。括号匹配意味着左右括号的数量相等，并且左右括号的顺序也正确。

什么是有效括号？

有效括号是指左右括号成对出现，并且每个右括号与它匹配的左括号之间没有其他未匹配的括号。例如，字符串 "(())" 是有效的括号，而字符串 "())(" 是无效的括号。

算法思路

解决有效括号问题的关键思路是使用栈数据结构。栈是一种遵循先进后出的原则（LIFO）的数据结构。我们可以将左括号压入栈中，当遇到右括号时，我们将栈顶的左括号弹出并进行匹配。如果匹配成功，则说明括号是有效的；如果匹配失败，则说明括号是无效的。

算法步骤

以下是使用栈解决有效括号问题的详细步骤：

创建一个栈来存储左括号。
从字符串的第一个字符开始遍历字符串。
如果遇到左括号，则将其压入栈中。
如果遇到右括号，则将栈顶的左括号弹出并进行匹配。
如果匹配成功，则继续步骤 2；否则，返回 false。
如果遍历完整个字符串，则返回 true。

代码示例

def is_valid_parentheses(string):
  """
  判断一个字符串中的括号是否匹配。

  Args:
    string: 要判断的字符串。

  Returns:
    如果括号匹配则返回 True，否则返回 False。
  """

  stack = []

  for char in string:
    if char in "([{":
      stack.append(char)
    elif char in ")]}":
      if not stack:
        return False
      left_char = stack.pop()
      if not is_matching(left_char, char):
        return False

  return not stack


def is_matching(left_char, right_char):
  """
  判断两个括号是否匹配。

  Args:
    left_char: 左括号。
    right_char: 右括号。

  Returns:
    如果括号匹配则返回 True，否则返回 False。
  """

  return (left_char == "(" and right_char == ")") or \
         (left_char == "[" and right_char == "]") or \
         (left_char == "{" and right_char == "}")