栈和队列OJ题：LeetCode--20.有效的括号

news2024/10/7 20:28:44

朋友们、伙计们，我们又见面了，今天给大家带来的是LeetCode--20.有效的括号

数据结构专栏：数据结构

个人主页：stackY、

LeetCode 专栏：LeetCode刷题训练营

LeetCode--20.有效的括号：https://leetcode.cn/problems/valid-parentheses/

1.题目介绍

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1.左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2.左括号必须以正确的顺序闭合。
3.每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

2.实例演示

3.解题思路

本道题最简单有效的方法就是使用栈来进行解题，如果你不了解栈可以看看我的这篇博客：数据结构：栈和队列。

因为栈是先入后出，因此这样就保证了括号匹配时都是与最近的括号进行匹配，我们可以先创建一个栈，然后遍历这个字符数组，然后将右括号入栈，然后使用左括号来进行一一的匹配，匹配成功之后再进行出栈，如果每一个右括号都有与之匹配的左括号，那么就返回true，如果匹配不成功就返回false，那么在这里要注意几个小小的细节：

1.如果没有右括号入栈，还使用左括号匹配，这时就可以不用匹配了，可以直接返回false。

2.假如s这个字符数组中只有一个右括号，那么还需要在最后检测一下栈，如果栈不为空，那么就证明还有右括号没有匹配成功，因为如果匹配成功就会出栈，所以我们可以设定一个bool的检测值，将这个检测值作为最后的返回值。

正常情况：

特殊情况1：

特殊情况2：

代码演示：

//动态栈
typedef int STDataType;

typedef struct Stack
{
	STDataType* a;
	int top;        //栈顶
	int capacity;  //栈的容量
}Stack;


//对栈的初始化
void StackInit(Stack* pst);

//入栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x);

//出栈
void StackPop(Stack* pst);

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst);

//获取栈中的有效元素的个数
int StackSize(Stack* pst);

//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* pst);

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst);

//对栈的初始化
void StackInit(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	pst->a = NULL;
	//top为-1时，插入一个数据之后top指向的是刚刚插入数据的位置
	//pst->top = -1     
	//top为0时，插入一个数据之后top指向的是刚刚插入数据后面的位置
	pst->top = 0;
	pst->capacity = 0;
}

//入栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{
	assert(pst);
	//检测容量
	if (pst->top == pst->capacity)
	{
		int NewCapacity = pst->capacity == 0 ? 4 : 2 * pst->capacity;
		//当pst->a为NULL时执行的功能是和malloc一样
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType) * NewCapacity);
		if (tmp == NULL)
		{
			perror("realloc fail");
			return;
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity = NewCapacity;
	}
	//入栈
	pst->a[pst->top] = x;
	pst->top++;
}

//出栈
void StackPop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	//判断栈是否为空
	assert(!StackEmpty(pst));
	//出栈
	pst->top--;
}

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));
	//top指向的是栈顶的下一个位置的元素
	return pst->a[pst->top - 1];
}

//获取栈中的有效元素的个数
int StackSize(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	return pst->top;
}

//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* pst)
{
	assert(pst);
	/*if (pst->top == 0)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}*/
	return pst->top == 0;
}

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst)
{
	assert(pst);

	//释放
	free(pst->a);
	pst->a = NULL;
	//重置为0
	pst->top = pst->capacity = 0;
}

bool isValid(char* s) {

	Stack st;
	StackInit(&st);

	while (*s)
	{
		//右括号入栈
		if (*s == '('
			|| *s == '{'
			|| *s == '[')
		{
			StackPush(&st, *s);
		}
		//左括号进行匹配
		else
		{
			//如果没有右括号插入可以直接返回假
			if (StackEmpty(&st))
			{
				//返回前先要销毁
				StackDestroy(&st);
				return false;
			}
			//保存栈顶的数据
			char tmp = StackTop(&st);
			//再出栈
			StackPop(&st);
			//进行匹配
			//匹配不成功的话就返回假
			//匹配成功的话继续匹配后面的
			if ((*s == '}' && tmp != '{')
				|| *s == ')' && tmp != '('
				|| *s == ']' && tmp != '[')
			{
				StackDestroy(&st);
				return false;
			}
		}
		//迭代
		s++;
	}
	//检测栈中是否还有未匹配成功的右括号
	bool ret = StackEmpty(&st);
	StackDestroy(&st);
	return ret;
}