做者 | 王磊java
来源 | Java中文社群（ID：javacn666）面试
转载请联系受权（微信ID：GG_Stone）算法
今天要讲的这道题是 bilibili 今年的笔试真题，也是一道关于栈的经典面试题。微信
通过前面文章的学习，我想不少朋友已经看出来了，我接下来要写的是一个关于「算法图解」的系列文章，中间可能会穿插少许的其余类型的文章，但「算法和数据结构」会是我今年文章输出的重点内容。数据结构
我在写这个算法系列的时候会注意两个问题：性能
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保证算法的解题思路你们都能看懂，所以我会以图片的形式进行思路讲解，这样更直观、更易于理解；学习
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在介绍完一个知识点以后，会进行大量的练习，以巩固所学的内容，好比当我讲完「栈」结构以后，我会围绕着「栈」作一系列的经典面试题练习。spa
学习算法最关键的是掌握解题的思路，只要思路对了，编写代码只是时间的问题。3d
咱们先来回顾一下往期关于「栈」的内容：code
那么接下来，咱们就进入今天的正式内容...
题目
给定一个只包括 '('， ')'， '{'， '}'， '['， ']' 的字符串，判断字符串是否有效。
有效字符串需知足：
-
左括号必须用相同类型的右括号闭合。
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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
LeetCode 地址：https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses
解题思路
这道题考察的是就是验证括号的对称性，好比“([{}])”这种字符串就是正确的，应该返回 true，而“([{})]”这种字符串就是错误的，应该返回 false。
从上面的题目能够看出，括号总共分为三类：小括号、中括号和大括号，那么咱们能够利用栈先进后出的特性，将全部左边的括号（“(”、“[”、“{”）先入栈，而后再碰到右括号时，让它与栈顶的元素进行匹配，好比当遇到“)”时，若是栈顶是“(”，则说明匹配成功，栈顶元素出栈再继续字符串循环的流程，若是匹配错误就直接返回 false。
假设咱们要匹配字符串“(([]))”是否合法？那么执行流程就是这样的。
首先遇到左边括号，先入栈：
接下来又是左边括号，继续入栈：
而后又是左边括号，继续入栈：
接下来是右边括号，与栈顶元素匹配，“[]”为一对合法的括号，匹配成功栈顶元素出栈：
接下来又是右边括号，与栈顶元素匹配，“()”为一对合法的括号，匹配成功栈顶元素出栈：
接下来又是右边括号，与栈顶元素匹配，“()”为一对合法的括号，匹配成功栈顶元素出栈：
当字符串循环结束而且栈为空栈时，则证实此字符串的括号匹配合法，最终的效果以下图所示：
那么接下来咱们就用代码来实现一下整个过程...
实现代码一
public boolean isValid(String s) { int slen = s.length(); // 括号的长度 if (slen % 2 == 1) { // 括号不是成对出现直接返回 false return false; } // 把全部对比的括号存入 map，对比时用 Map<Character, Character> map = new HashMap<>(); map.put(')', '('); map.put('}', '{'); map.put(']', '['); // 定义栈，用于存取括号（辅助比较） Stack<Character> stack = new Stack<>(); for (int i = 0; i < slen; i++) { // 循环全部字符 char c = s.charAt(i); if (map.containsKey(c)) { // 为右边的括号，如 ')'、'}' 等 if (stack.isEmpty() || stack.peek() != map.get(c)) { // 栈为空或括号不匹配 return false; } stack.pop(); // 是一对括号，执行出栈（消除左右括号） } else { // 左边括号，直接入栈 stack.push(c); } } return stack.isEmpty(); }
咱们在 LeetCode 中提交一下代码，执行结果以下：
代码解析
以上代码的 map 集合是用于定义括号的匹配规则，好比“)”对应的匹配值是“(”，“]”的匹配值是“[”等，而后咱们再去循环待验证的字符串，遇到左括号直接入栈，遇到右括号让它与栈顶元素匹配，等到整个字符串循环结束，若是栈为空则说明字符串的括号合法。
复杂度分析
时间复杂度：O(n)，遍历了一遍整个字符串。空间复杂度：O(n)。
实现代码二
除了使用栈以外，咱们还可使用借助 Java 中的 replace 方法来实现，咱们能够循环的消除字符串中的括号，好比将“()”或“[]”或“{}”循环得替换为空，最后在执行完成以后若是字符串为空，则说明字符串中的括号是合法的，具体实现代码以下：
public boolean isValid(String s) { int len; do { len = s.length(); // 消除成双成对的符号 s = s.replace("()", "").replace("[]", ""). replace("{}", ""); } while (len != s.length()); // 不能再进行替换了，replace 方法没有替换任何字符 return s.length() == 0; }
咱们在 LeetCode 中提交一下代码，执行结果以下：
从运行结果来看，两者的执行效率相差仍是很明显的：
总结
本文咱们讲了一道 bilibili 的笔试真题，同时它也是栈的经典面试题，咱们能够借助栈的特性（先进后出）将全部的左括号入栈，当遇到右括号时让它与栈顶元素进行匹配，当字符串循环结束栈为空时，则说明此字符串的括号是合法的。固然咱们在实际面试中，也可使用 Java 的 replace 方法做为一个保底的实现方案，由于 replace 方法的实现相对更简单一些，只是性能不怎么好。
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