20. Valid Parentheses题目和答案详解

1 题目简述

Given a string containing justthe characters '(', ')', '{', '}', '[' and ']', determine if the input string is valid.

给定一个包含只字符'(', ')', '{', '}', '[' 和 ']'的字符串，确定输入字符串是否有效。

The brackets must close in thecorrect order, "()" and "()[]{}" are all valid but "(]" and "([)]" are not.

括号必须以正确的顺序关闭， "()" 和 "()[]{}"是有效的，但"(]" 和 "([)]"是无效的。

2 答案详解

(1) 解决思想

　　本次解答采用C++编写，C++相对于C语言的一个重要的特点是：面向对象编程（OOP），故我们采用类的方法来实现所述要求。

　　我们知道输入的字符串三种类型的括弧只有在少数几种情况下有效，其他情况均为无效，即字符'('的下一个字符为')',  '{'的下一个字符为'}', '['  的下一个字符为 ']',且不存在落单的括弧时，该字符串有效。字符串无效的情况有很多，包括：存在除括弧的别的字符，字符串为空，存在未配对的括弧等。

　　对于配对的括弧，可以采用栈stack来解决。遍历字符串，当遇见'(', '{', '['其中之一时入栈，先判断栈是否为空，不为空则返回false，为空则将其入栈；之后遇见配对的括弧后出栈；若遇见别的字符且栈为空，则直接范围false；最后遍历完字符串后，若栈为空则返回true，不为空则返回false。

(2) 设计程序

　　所设计的程序采用类模板，程序如下：

#include 
#include 
#include 

using std::cout;
using std::endl;
using std::string;
using std::stack;
using std::boolalpha;
using std::noboolalpha;

template
class Solution
{
private:
    T str_;
public:
    Solution(const T& str):str_(str) {}
    bool isValid();
};

template
bool Solution::isValid()
{
    if(str_.size() == 0) {
        return false;
    }
    stack st;
    for(int i = 0; i < str_.size(); i++) {
        if( st.empty() and (str_[i]=='{' or str_[i]=='[' or str_[i]=='(') ) {
            st.push(str_[i]);
        } else if( str_[i]=='}' and st.top()=='{') {
            st.pop();
        } else if( str_[i]==']' and st.top()=='[') {
            st.pop();
        } else if( str_[i]==')' and st.top()=='(') {
            st.pop();
        } else {
            return false;
        }
    }
    return st.empty();
}

int main()
{
    string str="[](}){}";
    cout << "The string is:" << str << endl;
    Solution sol(str);
    cout << "It is Valid? ------";
    cout << boolalpha << sol.isValid() << noboolalpha << endl;
}

程序运行结果为：

The string is:[](}){}
It is Valid? ------false