深入解读 LeetCode 有效的括号 | 算法练习系列第一弹

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2024-02-01 17:11:46

有效的括号

在编码的过程中，我们经常会遇到需要检查括号是否匹配的情况，比如在编写 HTML 代码时，我们必须确保每个开始标签都有一个对应的结束标签。为了解决这个问题，计算机科学家发明了“有效的括号”算法，它可以快速地检查一个字符串中的括号是否匹配。

算法

有效的括号算法使用栈数据结构来检查括号是否匹配。栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，这意味着最后添加的元素将首先被移除。

算法首先创建一个空栈。然后，它遍历字符串中的每个字符。如果遇到一个左括号，则将其压入栈中。如果遇到一个右括号，则将栈顶的元素弹出并检查它是否与右括号匹配。如果匹配，则继续遍历字符串；如果不匹配，则算法返回false，表示括号不匹配。

算法示例

为了更好地理解算法，我们来看一个示例。假设我们有一个字符串“(a+b)*(c-d)”。

算法首先创建一个空栈。
它遍历字符串中的每个字符。
当它遇到左括号“（”时，将其压入栈中。
当它遇到左括号“{”时，将其压入栈中。
当它遇到右括号“）”时，将栈顶的元素“（”弹出并检查它是否与右括号匹配。它们匹配，所以算法继续遍历字符串。
当它遇到右括号“}”时，将栈顶的元素“{”弹出并检查它是否与右括号匹配。它们匹配，所以算法继续遍历字符串。
当算法遍历完整个字符串后，栈中没有元素了，这表明所有括号都匹配。因此，算法返回true，表示括号匹配。

代码实现

def is_valid(s):
  """
  检查括号是否匹配。

  参数：
    s：要检查的字符串。

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

  # 创建一个空栈。
  stack = []

  # 遍历字符串中的每个字符。
  for char in s:
    # 如果遇到左括号，则将其压入栈中。
    if char in "([{":
      stack.append(char)

    # 如果遇到右括号，则将栈顶的元素弹出并检查它是否与右括号匹配。
    elif char in ")]}":
      if not stack:
        return False
      top = stack.pop()
      if (top == "(" and char != ")") or (top == "{" and char != "}") or (top == "[" and char != "]"):
        return False

  # 如果遍历完整个字符串后，栈中没有元素了，则所有括号都匹配。
  return not stack