作者 | 王磊

來源 | Java中文社群（ID：javacn666）

轉載請聯系授權（微信ID：GG_Stone）

今天要講的這道題是 bilibili 今年的筆試真題，也是一道關于棧的經典面試題。

經過前面文章的學習，我想很多朋友已經看出來了，我接下來要寫的是一個關于「算法圖解」的系列文章，中間可能會穿插少量的其他類型的文章，但「算法和數據結構」會是我今年文章輸出的重點內容。

我在寫這個算法系列的時候會注意兩個問題：

• 保證算法的解題思路大家都能看懂，因此我會以圖片的形式進行思路講解，這樣更直觀、更易于理解；

• 在介紹完一個知識點之后，會進行大量的練習，以鞏固所學的內容，比如當我講完「棧」結構之后，我會圍繞著「棧」做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。

我們先來回顧一下往期關于「棧」的內容：

• 《動圖演示：手擼堆棧的兩種實現方法！》

• 《JDK 竟然是這樣實現棧的？》

• 《鏈表反轉的兩種實現方法，后一種擊敗了100%的用戶！》

• 《算法圖解：如何找出棧中的最小值？》

那么接下來，我們就進入今天的正式內容...

題目

給定一個只包括 '('， ')'， '{'， '}'， '['， ']'?的字符串，判斷字符串是否有效。

有效字符串需滿足：

• 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為是有效字符串。

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，比如“([{}])”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。

從上面的題目可以看出，括號總共分為三類：小括號、中括號和大括號，那么我們可以利用棧先進后出的特性，將所有左邊的括號（“(”、“[”、“{”）先入棧，然后再碰到右括號時，讓它與棧頂的元素進行匹配，比如當遇到“)”時，如果棧頂是“(”，則說明匹配成功，棧頂元素出棧再繼續字符串循環的流程，如果匹配錯誤就直接返回 false。

假設我們要匹配字符串“(([]))”是否合法？那么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：

然后又是左邊括號，繼續入棧：

接下來是右邊括號，與棧頂元素匹配，“[]”為一對合法的括號，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，“()”為一對合法的括號，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，“()”為一對合法的括號，匹配成功棧頂元素出棧：

當字符串循環結束并且棧為空棧時，則證明此字符串的括號匹配合法，最終的效果如下圖所示：

那么接下來我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?falsereturn?false;}//?把所有對比的括號存入?map，對比時用Map<Character,?Character>?map?=?new?HashMap<>();map.put(')',?'(');map.put('}',?'{');map.put(']',?'[');//?定義棧，用于存取括號（輔助比較）Stack<Character>?stack?=?new?Stack<>();for?(int?i?=?0;?i?<?slen;?i++)?{?//?循環所有字符char?c?=?s.charAt(i);if?(map.containsKey(c))?{?//?為右邊的括號，如?')'、'}'?等if?(stack.isEmpty()?||?stack.peek()?!=?map.get(c))?{?//?棧為空或括號不匹配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(); }

我們在 LeetCode 中提交一下代碼，執行結果如下：

代碼解析

以上代碼的 map?集合是用于定義括號的匹配規則，比如“)”對應的匹配值是“(”，“]”的匹配值是“[”等，然后我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，如果棧為空則說明字符串的括號合法。

復雜度分析

時間復雜度：O(n)，遍歷了一遍整個字符串。空間復雜度：O(n)。

實現代碼二

除了使用棧之外，我們還可以使用借助 Java 中的 replace?方法來實現，我們可以循環的消除字符串中的括號，比如將“()”或“[]”或“{}”循環得替換為空，最后在執行完成之后如果字符串為空，則說明字符串中的括號是合法的，具體實現代碼如下：

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;}

我們在 LeetCode 中提交一下代碼，執行結果如下：

從運行結果來看，二者的執行效率相差還是很明顯的：

總結

本文我們講了一道 bilibili 的筆試真題，同時它也是棧的經典面試題，我們可以借助棧的特性（先進后出）將所有的左括號入棧，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為空時，則說明此字符串的括號是合法的。當然我們在實際面試中，也可以使用 Java 的 replace?方法作為一個保底的實現方案，因為 replace 方法的實現相對更簡單一些，只是性能不怎么好。

往期推薦

算法圖解：如何找出棧中的最小值？

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的算法图解：如何判断括号是否有效？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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