Valid Parentheses 括号匹配问题

Valid Parentheses 括号匹配问题

题目：

Given a string containing just the characters ‘(’, ‘)’, ‘{’, ‘}’, ‘[’ and ‘]’, determine if the input string is valid.
An input string is valid if:
Open brackets must be closed by the same type of brackets.
Open brackets must be closed in the correct order.
Note that an empty string is also considered valid.
Example 1:
Input: “()”
Output: true
（源于Leetcode 第20 题）

解析：

本题本质上就是括号匹配问题。值得注意的此问题的输入仅仅只有三种括号，因此此问题相对含其他字符的括号匹配问题没那么复杂。下面提供几种解法（from Leetcode discussion）
解法一：一种普遍做法使用栈，就是遇到左括号入栈，当遇到右括号时，依次出栈看是否存在匹配的左括号，等完成后，如果栈为空的话，那么说明括号是完全匹配的，否则就是无效的。
我们同时还能注意得到，如果遇到右括号，则栈顶的元素必然是左括号，那么就只需和栈顶的元素匹配即可
下面提供一种java的代码

public  boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> sta = new Stack<Character>();
        char[] value = s.toCharArray();
        for (char c : value) {
            if (c == '(' || c == '{' || c == '[') {
                sta.push(c);// 左括号进栈
            } else if (c == ')') {
                if (!sta.empty()) {
                    char a = sta.pop();
                    if (a == '(') {//栈顶是否匹配
                        continue;
                    } else {
                        return false;
                    }
                }
            } else if (c == ']') {
                if (!sta.empty()) {
                    char a = sta.pop();
                    if (a == '[') {
                        continue;
                    } else {
                        return false;
                    }
                }
            } else if (c == '}') {
                if (!sta.empty()) {
                    char a = sta.pop();
                    if (a == '{') {
                        continue;
                    } else {
                        return false;
                    }
                }
            }
        }
        if (sta.empty())
            return true;
        else
            return false;

    }

解法二：设想如果括号是符合要求的，则两个括号必然是对称的，如（）｛｝和（｛｝）。又如解法一所说，右括号遇到的栈顶必然是左括号，那么当遇到左括号时，则将其对应的右括号放入栈，则遇到右括号时，直接看是否与栈顶元素相等即可。和解法一相似
下面提供java的代码

public boolean isValid(String s) {
	Stack<Character> stack = new Stack<Character>();
	for (char c : s.toCharArray()) {
		if (c == '(')
			stack.push(')');
		else if (c == '{')
			stack.push('}');
		else if (c == '[')
			stack.push(']');
		else if (stack.isEmpty() || stack.pop() != c)
			return false;
	}
	return stack.isEmpty();
}

解法三 ：我们还能运用String类里面的replace方法来解决。通过将括号换为空，那么最后如果长度为零的话，那么括号就是符合要求的。
下面提供java代码

public boolean isValid(String s) {
        if (s.trim().length() == 0) return true;
        int currentLen = -1;
        while (currentLen != s.length()) {
            currentLen = s.length();
            s = s.replace("()", "").replace("[]", "").replace("{}", "");
        }
        return s.length() == 0;
    }

此解法虽然代码简洁，不过速度很慢。原因在于replace()方法。从该方法的源码可知，该方法至少对字符串扫描一次，最多两次（第一次对字符串扫描是否存在要替换的字符，存在则进行第二次扫描进行替换，结果放入新的字符串中）。意味着替代使用三次该函数，最坏需要扫描字符串6次。而以上两种解法仅需扫描1次