Java 括号匹配问题案例详解

前言

括号匹配问题算是栈应用中比较经典的问题了,在数据结构的书中还有各种考试中会出现。最近刷题的时候也遇到了,就想写一篇文章整理一下。

例题

题目来自Leetcode中国
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:
1、左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2、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 1:

输入: “()”
输出: true

示例 2:

输入: “()[]{}”
输出: true

示例 3:

输入: “(]”
输出: false

示例 4:

输入: “([)]”
输出: false

示例 5:

输入: “{[]}”
输出: true

算法思想

S1:遍历输入的括号序列,如果是左括号,进入S2,如果是右括号,进入S3
S2:如果当前遍历到左括号,则入栈
S3:如果当前遍历到右括号,则出栈一个元素,看其是否与当前的右括号组成一对,如果不是,则匹配失败。或者在出栈过程中发生异常(从空栈中出栈),也匹配失败
S4:若能顺利遍历完成,检查栈中是否还有剩余元素,如果有,则匹配失败;如果没有,则匹配成功。

算法举例

下面以(({[]}) 序列为例说明算法过程:
1、首先将这个字符串转换成字符数组,并初始化一个空栈。

Java 括号匹配问题案例详解_第1张图片

2、遍历到第0个元素,(,为左括号,入栈

Java 括号匹配问题案例详解_第2张图片

3、后面以此类推,遍历完第3个元素[后,栈空间应该是这样的

Java 括号匹配问题案例详解_第3张图片

4、遍历到第4个元素]时,发现为右括号,此时,从栈顶出栈一个左括号,即[,刚好[与],匹配成一对

Java 括号匹配问题案例详解_第4张图片

5、以此类推,直到第6个元素),都是匹配的

Java 括号匹配问题案例详解_第5张图片

6、此时,序列已经遍历完毕,但是栈不是空的,所以原序列匹配失败。

代码

栈类

这里我使用了链栈,链表就没有自己写了,用了Java现成的LinkedList

/**
 * 栈类,这里使用链栈
 */
class MyStack{
    private int num;
    private LinkedList data;

    public MyStack(){
        this.num = 0;
        data = new LinkedList();
    }

    /**
     * 判断栈是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return num == 0 ? true : false;
    }

    /**
     * 入栈
     * @param ch
     */
    public void push(Character ch){
        this.data.add(ch);
        this.num++;
    }

    /**
     * 出栈
     * @return
     */
    public Character pop(){
    	 //栈为空时,返回' '
        if(this.isEmpty()){
            return ' ';
        }
        Character ch = this.data.remove(data.size()-1);
        this.num--;
        return ch;
    }
}

括号匹配核心算法

    /**
     * 核心方法
     * @param s
     * @return
     */
    public boolean isValid(String s) {
        char[] temp = s.toCharArray();
        MyStack stack = new MyStack();
        boolean flag = true;
        for(int i = 0 ; i < temp.length ; i++){
            //左括号,入栈
            if(temp[i] == '(' || temp[i] == '{' || temp[i] == '['){
                stack.push(temp[i]);
            }
            else{
                //右括号,出栈
                char left = stack.pop();
                //如果从栈中取出空值,说明栈已空,但还有右括号存在,肯定不匹配
                if(left == ' ') {
                    flag = false;
                }
                //如果左右括号不匹配,则失败
                if(!check(left,temp[i])){
                    flag = false;
                }
            }
        }
        //循环完毕后,若栈不空,说明左括号个数大于右括号,不匹配
        if(flag){
            if(!stack.isEmpty()){
                flag = false;
            }
        }
        return flag;
    }
}

完整代码

import java.util.LinkedList;

/**
 * 括号匹配问题(Blog)
 */

/**
 * 栈类,这里使用链栈
 */
class MyStack{
    private int num;
    private LinkedList data;

    public MyStack(){
        this.num = 0;
        data = new LinkedList();
    }

    /**
     * 判断栈是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return num == 0 ? true : false;
    }

    /**
     * 入栈
     * @param ch
     */
    public void push(Character ch){
        this.data.add(ch);
        this.num++;
    }

    /**
     * 出栈
     * @return
     */
    public Character pop(){
        //栈为空时,返回' '
        if(this.isEmpty()){
            return ' ';
        }
        Character ch = this.data.remove(data.size()-1);
        this.num--;
        return ch;
    }
}

class Solution {

    /**
     * 判定左右括号是否匹配
     * @param left
     * @param right
     * @return
     */
    private boolean check(char left , char right){
        if(left == '('){
            return right == ')' ? true : false;
        }

        if(left == '['){
            return right == ']' ? true : false;
        }

        if(left == '{'){
            return right == '}' ? true : false;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 核心方法
     * @param s
     * @return
     */
    public boolean isValid(String s) {
        char[] temp = s.toCharArray();
        MyStack stack = new MyStack();
        boolean flag = true;
        for(int i = 0 ; i < temp.length ; i++){
            //左括号,入栈
            if(temp[i] == '(' || temp[i] == '{' || temp[i] == '['){
                stack.push(temp[i]);
            }
            else{
                //右括号,出栈
                char left = stack.pop();
                //如果从栈中取出空值,说明栈已空,但还有右括号存在,肯定不匹配
                if(left == ' ') {
                    flag = false;
                }
                //如果左右括号不匹配,则失败
                if(!check(left,temp[i])){
                    flag = false;
                }
            }
        }
        //循环完毕后,若栈不空,说明左括号个数大于右括号,不匹配
        if(flag){
            if(!stack.isEmpty()){
                flag = false;
            }
        }
        return flag;
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
	// write your code here
        Solution solution = new Solution();
        System.out.println(solution.isValid("(({[]})"));
    }
}

运行结果

(({[]})的运行结果

false
Process finished with exit code 0

与我们之前预测的一致。

到此这篇关于Java 括号匹配问题案例详解的文章就介绍到这了,更多相关Java 括号匹配问题内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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