括号检查：理解不同括号类型在字符串中的有效性

2023-11-07 14:38:14

在编程的世界里，括号扮演着至关重要的角色。它们被广泛用于代码块的界定、函数的参数传递、数组元素的访问等场景。括号的使用不仅能使代码结构清晰明了，还能帮助程序员避免语法错误。然而，括号的滥用也会导致代码的可读性和可维护性降低。因此，学习和掌握括号的有效性检查是编程人员必备的基本功之一。

括号有效性概述

括号有效性是指在给定字符串中，不同类型的括号是否正确配对。括号类型主要包括圆括号 ()、方括号 []、花括号 {}。有效括号字符串应满足以下条件：

每个左括号必须有一个相同类型的右括号与之配对，反之亦然。
括号必须以正确的顺序闭合。例如，([{}]) 是有效的，而 ([}]) 是无效的。
空字符串可被认为是有效的括号字符串。

栈数据结构与括号有效性检查

栈是一种重要的数据结构，它遵循“后进先出”（Last-In-First-Out，LIFO）原则，即最后加入栈中的元素将最先被取出。栈在括号有效性检查中发挥着关键作用。

当我们遍历给定字符串时，我们将每个遇到的左括号压入栈中。当遇到一个右括号时，我们将栈顶的元素弹出并与当前的右括号进行比较。如果匹配成功，则说明当前右括号有效；否则，当前右括号无效。

例如，对于字符串 ([{}])，栈的操作步骤如下：

遇到左圆括号 (，将其压入栈中。
遇到左方括号 [，将其压入栈中。
遇到左花括号 {, 将其压入栈中。
遇到右圆括号 ), 将栈顶的元素 ( 弹出并与当前的右圆括号进行比较。匹配成功，说明当前右圆括号有效。
遇到右方括号 ], 将栈顶的元素 [ 弹出并与当前的右方括号进行比较。匹配成功，说明当前右方括号有效。
遇到右花括号 }, 将栈顶的元素 { 弹出并与当前的右花括号进行比较。匹配成功，说明当前右花括号有效。
栈中已空，说明所有括号都已正确匹配。

通过上述步骤，我们可以判断字符串 ([{}]) 是有效的。

算法实现

以下是用 Python 实现的括号有效性检查算法：

def is_valid_parentheses(s):
    stack = []
    parentheses_map = {")": "(", "}": "{", "]": "["}

    for char in s:
        if char in parentheses_map:
            top_element = stack.pop() if stack else "#"
            if parentheses_map[char] != top_element:
                return False
        else:
            stack.append(char)

    return not stack

s = "([{}])"
print(is_valid_parentheses(s))  # True

s = "([}])"
print(is_valid_parentheses(s))  # False