做者 | 王磊java
來源 | Java中文社羣（ID：javacn666）web
今天要講的這道題是 bilibili 今年的筆試真題，也是一道關於棧的經典面試題。面試
通過前面文章的學習，我想不少朋友已經看出來了，我接下來要寫的是一個關於「算法圖解」的系列文章，中間可能會穿插少許的其餘類型的文章，但「算法和數據結構」會是我今年文章輸出的重點內容。算法
我在寫這個算法系列的時候會注意兩個問題：微信
-
保證算法的解題思路你們都能看懂，所以我會以圖片的形式進行思路講解，這樣更直觀、更易於理解； -
在介紹完一個知識點以後，會進行大量的練習，以鞏固所學的內容，好比當我講完「棧」結構以後，我會圍繞着「棧」作一系列的經典面試題練習。
學習算法最關鍵的是掌握解題的思路，只要思路對了，編寫代碼只是時間的問題。數據結構
咱們先來回顧一下往期關於「棧」的內容：app
那麼接下來，咱們就進入今天的正式內容...編輯器
題目
給定一個只包括 '('， ')'， '{'， '}'， '['， ']' 的字符串，判斷字符串是否有效。性能
有效字符串需知足：學習
-
左括號必須用相同類型的右括號閉合。 -
左括號必須以正確的順序閉合。 -
注意空字符串可被認爲是有效字符串。
示例 1:
輸入: "()"
輸出: true
示例 2:
輸入: "()[]{}"
輸出: true
示例 3:
輸入: "(]"
輸出: false
示例 4:
輸入: "([)]" 輸出: false
示例 5:
輸入: "{[]}"
輸出: true
LeetCode 地址：https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses
解題思路
這道題考察的是就是驗證括號的對稱性，好比「([{}])」這種字符串就是正確的，應該返回 true，而「([{})]」這種字符串就是錯誤的，應該返回 false。
從上面的題目能夠看出，括號總共分爲三類：小括號、中括號和大括號，那麼咱們能夠利用棧先進後出的特性，將全部左邊的括號（「(」、「[」、「{」）先入棧，而後再碰到右括號時，讓它與棧頂的元素進行匹配，好比當遇到「)」時，若是棧頂是「(」，則說明匹配成功，棧頂元素出棧再繼續字符串循環的流程，若是匹配錯誤就直接返回 false。
假設咱們要匹配字符串「(([]))」是否合法？那麼執行流程就是這樣的。
首先遇到左邊括號，先入棧：
接下來又是左邊括號，繼續入棧：
而後又是左邊括號，繼續入棧：
接下來是右邊括號，與棧頂元素匹配，「[]」爲一對合法的括號，匹配成功棧頂元素出棧：
接下來又是右邊括號，與棧頂元素匹配，「()」爲一對合法的括號，匹配成功棧頂元素出棧：
接下來又是右邊括號，與棧頂元素匹配，「()」爲一對合法的括號，匹配成功棧頂元素出棧：
當字符串循環結束而且棧爲空棧時，則證實此字符串的括號匹配合法，最終的效果以下圖所示：
那麼接下來咱們就用代碼來實現一下整個過程...
實現代碼一
public boolean isValid(String s) {
int slen = s.length(); // 括號的長度
if (slen % 2 == 1) { // 括號不是成對出現直接返回 false
return false;
}
// 把全部對比的括號存入 map，對比時用
Map<Character, Character> map = new HashMap<>();
map.put(')', '(');
map.put('}', '{');
map.put(']', '[');
// 定義棧，用於存取括號（輔助比較）
Stack<Character> stack = new Stack<>();
for (int i = 0; i < slen; i++) { // 循環全部字符
char c = s.charAt(i);
if (map.containsKey(c)) { // 爲右邊的括號，如 ')'、'}' 等
if (stack.isEmpty() || stack.peek() != map.get(c)) { // 棧爲空或括號不匹配
return false;
}
stack.pop(); // 是一對括號，執行出棧（消除左右括號）
} else { // 左邊括號，直接入棧
stack.push(c);
}
}
return stack.isEmpty();
}
咱們在 LeetCode 中提交一下代碼，執行結果以下：
代碼解析
以上代碼的 map 集合是用於定義括號的匹配規則，好比「)」對應的匹配值是「(」，「]」的匹配值是「[」等，而後咱們再去循環待驗證的字符串，遇到左括號直接入棧，遇到右括號讓它與棧頂元素匹配，等到整個字符串循環結束，若是棧爲空則說明字符串的括號合法。
複雜度分析
時間複雜度：O(n)，遍歷了一遍整個字符串。空間複雜度：O(n)。
實現代碼二
除了使用棧以外，咱們還可使用藉助 Java 中的 replace 方法來實現，咱們能夠循環的消除字符串中的括號，好比將「()」或「[]」或「{}」循環得替換爲空，最後在執行完成以後若是字符串爲空，則說明字符串中的括號是合法的，具體實現代碼以下：
public boolean isValid(String s) {
int len;
do {
len = s.length();
// 消除成雙成對的符號
s = s.replace("()", "").replace("[]", "").
replace("{}", "");
} while (len != s.length()); // 不能再進行替換了，replace 方法沒有替換任何字符
return s.length() == 0;
}
咱們在 LeetCode 中提交一下代碼，執行結果以下：
從運行結果來看，兩者的執行效率相差仍是很明顯的：
總結
本文咱們講了一道 bilibili 的筆試真題，同時它也是棧的經典面試題，咱們能夠藉助棧的特性（先進後出）將全部的左括號入棧，當遇到右括號時讓它與棧頂元素進行匹配，當字符串循環結束棧爲空時，則說明此字符串的括號是合法的。固然咱們在實際面試中，也可使用 Java 的 replace 方法做爲一個保底的實現方案，由於 replace 方法的實現相對更簡單一些，只是性能不怎麼好。
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本文分享自微信公衆號 - Java中文社羣（javacn666）。
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