leetcode22. 括号生成(回溯算法-java)

括号生成

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leetcode22. 括号生成

难度 中等
原题链接-括号生成

题目描述

数字 n 代表生成括号的对数,请你设计一个函数,用于能够生成所有可能的并且 有效的 括号组合。

示例 1:
输入:n = 3
输出:[“((()))”,“(()())”,“(())()”,“()(())”,“()()()”]

示例 2:
输入:n = 1
输出:[“()”]

提示:
1 <= n <= 8

回溯算法

既然题目是求所有的方案,那只能爆搜了,爆搜可以使用 DFS 来做。
从数据范围 1 <= n <= 8 来说,DFS 应该是稳稳的 AC。

这题的关键是我们要从题目中发掘一些性质:
1.括号数为 n,那么一个合法的括号组合,应该包含 n 个左括号和 n 个右括号,组合总长度为 2n
2. 一对合法的括号,应该是先出现左括号,再出现右括号。那么意味着任意一个右括号的左边,至少有一个左括号
其中性质 2 是比较难想到的,我们可以用反证法来证明性质 2 总是成立:

在生成右括号时,每次递归的子过程,右括号的数量都不能超过左边的括号,所以,生成左括号和右括号的判断条件是有点区别的,一定要注意,

代码演示

class Solution {
      //保存答案
    List<String> ans = new ArrayList<>();

    /**
     * 生成有效的括号
     * @param n
     * @return
     */
    public List<String> generateParenthesis(int n) {
        dfs(new StringBuilder(),0,0,n);
        return ans;
    }

    /**
     * 回溯算法
     * @param sb 记录选择的答案
     * @param open 左边的括号
     * @param close 右边的括号
     * @param max 最大长度
     */
    public void dfs(StringBuilder sb,int open,int close,int max){
        //base case
        if (sb.length() == (2 * max)){
            ans.add(sb.toString());
            return;
        }
        if (open < max){
            sb.append('(');
            dfs(sb,open + 1,close,max);
            sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);
        }
        //右括号的数量要少于左边的括号
        if (close < open){
            sb.append(')');
            dfs(sb,open,close + 1,max);
            sb.deleteCharAt(sb.length() - 1);
        }
    }

}

回溯算法

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