当解决算法问题时，灵活使用数据结构是至关重要的。在这个问题中，我们需要判断一个只包含括号的字符串是否有效，即括号是否能够正确匹配和闭合。使用栈这一数据结构可以很好地解决这个问题。
题目链接：有效的括号
解题思路：为什么使用栈？
括号匹配问题需要判断输入的字符串中的括号是否正确闭合，而且要求括号的顺序也必须正确。这种情况下，我们可以使用堆栈来处理。
堆栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，非常适合用来解决括号匹配问题。
当我们遇到左括号时，将其压入堆栈中，而遇到右括号时，我们可以弹出堆栈顶部的元素并比较是否匹配。
原始代码
首先，让我们来看一下最初的解答代码：
class Solution {
public:
bool isValid(string ex) {
stack<char> s;
for(char c : ex){
if(c == '(' || c == '[' || c == '{'){
s.push(c);
}else{
if(s.empty()){
return false;
}else{
if(c == ')' && s.top() == '('){
s.pop();
}
else if(c == '}' && s.top() == '{'){
s.pop();
}
else if(c == ']' && s.top() == '['){
s.pop();
}
else {
return false;
}
}
}
}
return s.empty();
}
};
优化的代码
为了简化逻辑并提高代码的可读性，我们可以使用哈希表来存储括号的对应关系，并结合栈的基本操作进行改进：
class Solution {
public:
bool isValid(string s) {
stack<char> st;
unordered_map<char, char> mapping = {
{
')', '('},
{
']', '['},
{
'}', '{'}
};
for (char c : s) {
if (c == '(' || c == '[' || c == '{') {
st.push(c);
} else {
if (st.empty() || st.top() != mapping[c]) {
return false;
}
st.pop();
}
}
return st.empty();
}
};
栈的基础操作的使用技巧
在解决这个问题时，我们充分利用了栈的基础操作：
push：将左括号入栈。pop：遇到右括号时，出栈并与当前右括号比较是否匹配。top：检查栈顶元素是否与当前右括号匹配。
这些操作使得我们能够高效地检查括号是否匹配。
总结与反思
括号匹配问题是一个典型的使用堆栈解决的问题。通过将左括号压入堆栈，然后在遇到相应的右括号时进行出栈匹配，我们可以有效地判断括号是否正确闭合。
原始代码虽然已经完成了任务，但存在着冗长的 if-else 语句，不够优雅。通过使用哈希表存储括号对应关系，我们能够用更简洁的代码完成同样的功能，提高代码的可读性和维护性。
括号匹配问题只是栈在算法中的一个小应用，栈还有许多其他强大的用途，如逆波兰表达式求值、深度优先搜索等。掌握栈的基本操作和灵活应用，对于提升算法和数据结构的理解能力非常有帮助。