[数据结构与算法]05 Stack 经典面试题之判断字符串是否合法( Java 版)

Stack (栈): 后进先出( Last In First Out ),也就是说后面进来的,会先出去.
说到这个场景,我就会想起烙饼这件事.每次母上大人烙饼的时候,先烙好的饼会放在最下面,后面烙好的饼会放在上面,还在烙饼的时候,我就想吃所以被我吃到的就是最上面的饼.
感觉这个过程是不是和栈这种数据结构很像~

对于 Stack 来说,经典的面试题莫过于,判断字符串是否合法了.
判断字符串是否合法是这样的:有一个字符串,它只包含大中小括号,那么符号 ([)] 这样是不合法的,合法的应该是这样: ([]) ,同样 ([]){ 这样的符号也是不合法的
基于以上的共识,咱们先考虑使用数组的方式,来分析一下.

1. 定义一个初始值,如果刚开始输入的就是 ( 或者 { 或者 [ ,那么我们不能立刻判断到它就是不合法的,因为它需要等待匹配,如果到最后还是没有匹配上,那就是不合法的;如果刚开始输入的是 ) 或者 } 或者 ] ,我们立刻就能知道这是不合法的.
2. 如果此时输入了 ( 和 [ ,初始值应该 ++ ,接下来输入的是右边的符号的话应该是 ] 而不是 ) ,此时需要进行判断第三个输入的字符是否匹配第二个,只有第二个也匹配之后才需要进行匹配第一个字符.
3. 如果匹配成功,则初始值应该 - - ,所有字符串匹配完毕之后,需要看初始值是否为最初赋予的值,如果是则说明所有符号都是合法的,否则说明还有符号没有匹配上,则不合法
经过这样的分析之后,写代码应该就比较好写了,比如我们可以这样实现:

/**
 * 判断字符串是否合法
 *      比如: "([)]" 不合法, "[()]" 合法
 * @author 郑璐璐
 * @datetime 2019-11-24 20:05:26
 */
public class IsValidString {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义字符串的内容
        String symbol="([]){";
        // 调用判断方法
        boolean result=isValid(symbol);
        System.out.print(result);
    }
    public static  boolean isValid(String s){
        // 用来接收传入的值
        char[] arr = s.toCharArray();
        // 定义一个数组,用来存放传入的字符串,长度为传入的字符串的值
        char[] stack = new char[s.length()];
        // 定义 stackEnd 为 -1 是为了让第一个元素能够进入数组,即 stackEnd++ 值为 0
        int stackEnd=-1,length=s.length();
        for(int i=0;i<length;i++){
            // 如果刚开始是左括号,左中括号等符号,则不能直接判断为该符号不合法,而是放入数组,等待匹配
            if(arr[i]=='(' || arr[i]=='[' || arr[i]=='{'){
                stackEnd++;
                stack[stackEnd]=arr[i];
            }
            // 如果刚开始就是右括号,右中括号等符号,则不合法,直接返回 false
            else if((arr[i]==']' || arr[i]==')' || arr[i]=='}') && stackEnd==-1){
                return false;
            }
            else {
                // 分情况来进行匹配
                if(arr[i]==')' && stack[stackEnd]=='('){
                    stackEnd--;
                }
                else if(arr[i]==']' && stack[stackEnd]=='['){
                    stackEnd--;
                }
                else if(arr[i]=='}' && stack[stackEnd]=='{'){
                    stackEnd--;
                }
                else{
                    // 如果都匹配不到,说明该符号不合法,则直接返回 false
                    return false;
                }
            }
        }
        if(stackEnd!=-1){
            // 如果最后结果不等于 -1 ,说明 stackEnd 中还有符号没有被匹配到,则也是不合法
            return false;
        }
        else
            return true;
    }
}

可以明显看到,使用数组的话,会有很多 if , else , else if ,仿佛闻到了坏代码的味道.
如果使用栈来实现呢?

/**
 * 判断字符串是否合法
 *      比如: "([)]" 不合法, "[()]" 合法
 * @author 郑璐璐
 * @datetime 2019-11-24 20:05:26
 */
public class IsValidString {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义字符串的内容
        String symbol="([]){";
        // 调用判断方法
        boolean result=isValid(symbol);
        System.out.print(result);
    }
    public static boolean isValid(String s){
        // 定义一个空栈
        Stack<Character> stack=new Stack<>();
        // 定义 map ,用来存放匹配的符号
        Map<Character,Character> map=new HashMap<>();
        char[] arr=s.toCharArray();
        map.put(')','(');
        map.put(']','[');
        map.put('}','{');
        for (int i=0;i<arr.length;i++){
            // 如果 map 中不包含进入的符号,说明是左边的符号,直接入栈即可
            if (!map.containsKey(arr[i])){
                stack.push(arr[i]);
            }else {
                // 如果进入的符号和栈顶的元素不匹配,则说明符号不合法
                if (map.get(arr[i])!=stack.pop()){
                    return false;
                }
            }
        }
        // 最后判断栈是否为空,如果为空,说明所有符号都已匹配完毕,全都合法
        // 如果栈不为空,说明还有符号没有匹配到,则不合法
        if (stack.empty()){
            return true;
        }else {
            return false;
        }

    }
}

嗯,看起来简洁了不少.
欢迎评论区交流,感谢您的阅读~