Stack堆疊應用題 合法括號配對字串 Leetcode #20_Valid Parentheses

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘
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這題的題目在這裡:

題目敘述

題目會給定一個字串s,裡面都是由() [] {}打散交錯而成。

問我們給定的輸入字串s 是不是合法括弧配對字串,也就是所有的右括弧都在左括弧後面,而且可以兩兩相消。


測試範例

Example 1:

Input: s = "()"
Output: true

Example 2:

Input: s = "()[]{}"
Output: true

Example 3:

Input: s = "(]"
Output: false

約束條件

Constraints:

  • 1 <= s.length <= 104
  • s consists of parentheses only '()[]{}'.

演算法

使用字典建立左右括號的配對關係應設,和stack檢查配對括號的技巧。

底層資料結構使用stack,藉由FILO, First-in last-out的特性來協助判斷。

每遇到一個左括號就推入stack,

每遇到一個右括號,就檢查頂部是不是對應的左括號,假如是,就一起pop出來。假如不是,直接return False 代表不是合法配對字串。

最後都配對完,stack應該要為空(empty stack)。


程式碼

class Solution:
 def isValid(self, s: str) -> bool:
  
  stack = []
  
  # mapping relationship
  # key: right bracket
  # value: corresponding left bracket
  pair = {
     ')': '(',
     ']': '[',
     '}': '{'
    }
  
  
  left_bracket = set( pair.values() )
  top_index = -1
  
  for char in s:
   
   if char in left_bracket:
    # push left bracket into stack
    stack.append(char)  
   
   elif not stack or (stack[top_index] != pair[char]):
    # Cannot match if stack is empty, or corresponding right bracket does not exist
    return False
   
   else:
    # Match if we have corresponding right bracket on top layer of stack
    stack.pop()
    
  return len(stack) == 0

複雜度分析

時間複雜度: O( n )
從頭到尾,每個字元檢查過一遍。

空間複雜度: O( n )
需要一個stack,stack耗用空間最多和字串長度一樣長。


關鍵知識點

在於理解並且活用stack 先進後出FILO的特質,來實作括號配對
並且利用dictionary字典來儲存左右括號的配對映射關係


Reference:

[1] Python/Go/C++ O(n) by stack [w/ Comment] 有 中文詳解 解題影片 - Valid Parentheses - LeetCode


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發文者
2024/07/30
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小松鼠的演算法樂園
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由有業界實戰經驗的演算法工程師, 手把手教你建立解題的框架, 一步步寫出高效、清晰易懂的解題答案。 著重在讓讀者啟發思考、理解演算法,熟悉常見的演算法模板。 深入淺出地介紹題目背後所使用的演算法意義,融會貫通演算法與資料結構的應用。 在幾個經典的題目融入一道題目的多種解法,或者同一招解不同的題目,擴展廣度,並加深印象。
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