20. 有效的括号

题目

原题链接：https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses/

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

有效字符串需满足：

• 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
• 左括号必须以正确的顺序闭合。

注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例：

输入: "()"
输出: true

输入: "()[]{}"
输出: true

输入: "(]"
输出: false

输入: "([)]"
输出: false

输入: "{[]}"
输出: true

解题思路

使用栈：

1. 有效括号字符串的长度，一定是偶数！
2. 右括号前面，必须是相对应的左括号，才能抵消！右括号前面，不是对应的左括号，那么该字符串，一定不是有效的括号！因此，如果遇到左括号，则压入栈；如果遇到右括号，两者对应（右括号前面，必须是相对应的左括号），则抵消，弹出栈顶。！

代码实现

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Deque;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Map;

/**
 * 20.有效的括号
 * @date 2021/5/17
 * @author chenzufeng
 */

public class No20_ValidParentheses {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String str = reader.readLine();
        System.out.println(isValid(str));
    }

    public static boolean isValid(String str) {
        int length = str.length();
        // 有效括号字符串的长度，一定是偶数
        if (length % 2 == 1) {
            return false;
        }

        // 为了快速判断括号类型，使用哈希表存储每一种括号。哈希表的键为右括号，值为相同类型的左括号
        Map<Character, Character> hashMap = new HashMap<Character, Character>(3) { {
                put(')', '('); put(']', '['); put('}', '{');
            }
        };

        // 使用栈来遍历
        Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            // 某个括号
            char ch = str.charAt(i);
            // 如果遇到右括号，两者对应（右括号前面，必须是相对应的左括号），则抵消，弹出栈顶
            if (hashMap.containsKey(ch)) {
                // 右括号前面，必须有相对应的左括号，如果栈中没有与此右括号匹配的左括号，则返回false
                if (stack.isEmpty() || ! stack.peek().equals(hashMap.get(ch))) {
                    return false;
                }
                // 满足条件，则出栈
                stack.pop();
            } else {
                // 如果遇到左括号，则压入栈
                stack.push(ch);
            }
        }

        // 最后如果栈不为空，则返回false
        return stack.isEmpty();
    }
}

复杂度分析

时间复杂度：\(O(n)\)，其中\(n\)是字符串\(s\)的长度。

空间复杂度：\(O(n + |\Sigma|)\)，其中\(\Sigma\)表示字符集，本题中字符串只包含\(6\)种括号，\(|\Sigma| = 6\)。栈中的字符数量为\(O(n)\)，而哈希表使用的空间为\(O(|\Sigma|)\)，相加即可得到总空间复杂度。