掌握栈和队列基础，轻松攻克有效括号(Valid Parentheses)！

后端

2023-03-29 18:38:40

栈与队列：数据结构的基石

数据结构在计算机科学中扮演着至关重要的角色，它们为组织和管理数据提供了框架。其中，栈和队列是两大基础数据结构，它们在各种编程领域有着广泛的应用。

栈：后进先出

栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，就像一摞盘子。每次你从栈中添加或移除元素，都必须操作栈顶的元素。这种特性使得栈非常适合函数调用、递归和表达式求值等场景。

队列：先进先出

与栈不同，队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，就像一个队列。每次你从队列中添加元素时，新元素会被插入队尾。而每次移除元素时，队首的元素会被弹出。队列常用于消息传递、任务调度和进程间通信等场景。

有效括号：栈的经典应用

在编程面试中，一道经典的题目就是有效括号。给定一个字符串，其中只包含括号字符，你需要判断这个字符串是否有效。一个字符串被称为有效，当且仅当其中的括号都是成对出现的，并且每个左括号都与一个右括号相匹配。

栈是解决有效括号问题的理想数据结构。我们可以逐个扫描字符串中的字符，并利用栈对每个字符进行处理：

左括号：将左括号压入栈中。
右括号：如果栈顶元素是与该右括号匹配的左括号，则将栈顶元素弹出。否则，返回false。

当扫描完整个字符串后，如果栈为空，则说明字符串中的所有括号都是成对出现的，返回true。否则，返回false。

代码实现：C++、Java、Python

bool isValid(string s) {
  stack<char> stk;
  for (char c : s) {
    if (c == '(' || c == '{' || c == '[') {
      stk.push(c);
    } else {
      if (stk.empty() || stk.top() != getMatch(c)) {
        return false;
      }
      stk.pop();
    }
  }
  return stk.empty();
}

char getMatch(char c) {
  switch (c) {
    case ')': return '(';
    case '}': return '{';
    case ']': return '[';
  }
  return ' ';
}

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

private char getMatch(char c) {
  switch (c) {
    case ')': return '(';
    case '}': return '{';
    case ']': return '[';
  }
  return ' ';
}

def is_valid(s):
  stack = []
  for char in s:
    if char in '([{':
      stack.append(char)
    else:
      if not stack or char != match(stack.pop()):
        return False
  return not stack

def match(char):
  return {
    ')': '(',
    '}': '{',
    ']': '[',
  }[char]