LeetCode | 20.有效的括号

这次来写一下 LeetCode 的第 20 题，有效的括号。

题目描述

题目直接从 LeetCode 上截图过来，题目如下：

上面的题就是 有效的括号 题目的截图，同时 LeetCode 给出了一个函数的定义，然后要求实现 有效的括号 的函数体。函数定义如下：

bool isValid(char* s) {
}

从上面函数的定义来看，参数是一个字符串，字符串中保存了括号的序列。

问题分析

这个题目是要判断括号是否前后匹配出现，解决这种问题思路是通过数据结构的 “栈” 来进行。

我们常用的括号基本就是 小括号、中括号 和 大括号 这三种。正常情况下，写括号的时候，都会先写开始部分的 “(” 、“[” 或 “{”，然后才成对出现的 “)”、“]” 或 “}” 闭合部分。这几种形式的括号也是题目一开始就明确给出的。

那么，当我们遇到开始部分的三种形式的括号的时候，就让它们入栈，当遇到闭合括号的时候，就取出栈顶的括号来进行匹配，如果它们是配对的，就继续取下一个括号，如果是不配对的，就说明整个括号序列写法是有误的。

举个例子，比如给出的括号字符串是“{[]}”，我们要如何进行判断呢？如图所示。

从图中可以看出，遇到开始的括号就入栈，遇到闭合的括号就把栈顶的拿出来进行匹配。题目中给出的示例 1、2 和 5，都可以通过此方式进行匹配，可以手动画图思考。

如果是类似示例 3 和 4 的情况，其实也是这种方式的，用示例 4 来画图，如图所示。

可以看到，第三个括号是一个 “)” 闭合括号，但是此时栈顶的括号是 “[”，它们是不匹配的，因此这个括号序列是无效的。

代码实现

依据我的思路来写代码，代码还是比较简单的，代码如下：

bool isValid(char* s) {
    int len = strlen(s);
    int i;
    // 栈顶位置
    int pos = 0;

    char *pArr = (char*)malloc(len * sizeof(char));

    for (i = 0; i < len; i ++) {
        if (s[i] == '(' || s[i] == '[' || s[i] == '{') {
            pArr[pos ++] = s[i];
        }
        if (s[i] == ')') {
            if ( pos - 1 < 0 || pArr[pos - 1] != '(' ) {
                return 0;
            } else {
                pos--;
            }
        } else if (s[i] == '}') {
            if ( pos - 1 < 0 || pArr[pos - 1] != '{' ) {
                return 0;
            } else {
                pos--;
            }
        } else if (s[i] == ']') {
            if ( pos - 1 < 0 || pArr[pos - 1] != '[' ) {
                return 0;
            } else {
                pos--;
            }
        }
    }


    free(pArr);

    if ( pos != 0 ) {
        return 0;
    }

    return 1;
}

代码不复杂，其中关键的就是 pos 变量表示的是栈顶的位置。只要遇到开始括号则入栈。如果是闭合括号则有三种可能的情况：

第一种情况是，如果此时栈空，则说明没有和它匹配的开始括号，那么它就不是有效的括号序列；

第二种情况是，如果栈不空，但是栈顶的开始括号与它不匹配，那么也说明它不是有效的括号序列；

第三种情况是，栈顶的开始括号与它匹配，此时就调整栈顶的位置，因为下次再需要匹配开始括号的时候，刚才匹配过的就不再匹配了。也就是说，被匹配过的开始括号已经出栈了。

最后循环遍历完所有的括号后，判断栈是否为空，如果全部匹配，那么栈应该是空的，如果栈不为空，说明有开始括号没有被闭合。

提交结果

在写完 isValid 函数体后，点击右下角的 “执行代码”，然后观察 “输出” 和 “预期结果” 是否一致，一致的话就点击 “提交” 按钮。点击 “提交” 按钮后，系统会使用更多的测试用例来测试我们写的函数体，如果所有的测试用例都通过了，那么就会给出 “通过” 的字样，如果没有通过，会给出失败的那一组测试用例，我们继续修改代码。我们以上代码 “提交” 以后的截图如下：

以上代码我认为其实可以有改进的地方，比如括号的长度如果是单数，则直接说明是无效的括号序列。malloc 申请内存空间来当作栈使用时，申请的空间是字符串长度的一半，如果超过这个长度了还要继续入栈，则说明后面的闭合括号肯定无法全部闭合掉前面的开始括号了。可以把入栈的代码放到比较闭合括号代码的后面。不过这些思路我没有挨个去测试。

这个题目还是比较简单的，至少没有什么坑在里面。