20. 有效的括号 题解

题目描述：20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

1. 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
2. 左括号必须以正确的顺序闭合。
3. 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。

 解题思路：

当解决有效的括号问题时，我们需要使用一种数据结构来检查括号的闭合顺序。栈（Stack）是一个非常适合这个问题的数据结构，因为它遵循"后进先出"（Last In First Out，LIFO）的原则，与括号的嵌套结构相符。

1. 首先，我们创建一个空栈，用于存储括号字符。

2. 遍历输入的字符串 s 中的每个字符：

   • 如果字符是开括号（'(', '{', '['），将其推入栈中。
   • 如果字符是闭括号（')', '}', ']'），我们需要检查栈是否为空：
     • 如果栈为空，表示没有对应的开括号与之匹配，返回 False。
     • 如果栈不为空，则从栈顶弹出一个元素，并与当前字符对应的开括号进行匹配。如果不匹配，返回 False。

3. 当遍历完所有字符后，检查栈是否为空：

   • 如果栈为空，表示所有的括号都已经正确闭合，返回 True。
   • 如果栈不为空，表示还有未闭合的括号，返回 False。

注：

• 如果字符是闭括号（')', '}', ']'），我们为什么需要检查栈是否为空？

如果不检查栈为空时，遇到右括号直接进行从栈顶弹出一个元素，会造成越界访问。

同时，也要注意在返回之前一定要free开辟的空间，否则会造成内存泄漏：

其对应的情况可能是：

①遇到第一个括号是右括号，此时栈为空，没有进行开辟空间，直接返回不会造成内存泄漏；

②如果情况是：'(', '{', '}',')', ']'-->当遇到右括号‘]’时，栈中没有元素，栈为空，但是栈所用的空间没有free，此时如果没有free直接返回，就会造成内存泄漏。（就相当于，你买一瓶矿泉水，你把水喝完后，瓶子还在）

• 当遍历完所有字符后，为什么要检查栈是否为空？

要应对的情况是：

①'[', '(', '{', '}',')'     当右括号 '}',')' 都匹配完后，栈中还剩下'['，则说明'['没有右括号与其匹配；

②全是左括号的情况。

代码：

bool isValid(char * s)
{
    Stack stack;
		StackInit(&stack);
    while(*s)
    {
        // 如果是左括号，就入栈
        if(*s=='(' || *s=='{' || *s=='[')
        {
            StackPush(&stack, *s);
            s++;
        }
        else // 如果是右括号，就出栈匹配
        {
					        // 遇到右括号时，但是栈为空，说明没有左括号与其匹配
			if(StackEmpty(&stack))
			{
				StackDestroy(&stack);
				return false;
			}
            STDataType temp =  StackTop(&stack);
						StackPop(&stack);
            if((*s==')' && temp!='(') || 
                (*s==']' && temp!='[') || 
                (*s=='}' && temp!='{'))
            {
                StackDestroy(&stack);
                return false;
            }
			else
			{
				s++;
			}
        }
    }
		// 如果栈中不是空，说明栈中还有左括号，有左括号没有匹配（全是左括号）
	bool ret  = StackEmpty(&stack);
    StackDestroy(&stack);
    return ret;
}

这种算法的时间复杂度是 O(n)，其中 n 是输入字符串的长度，因为我们需要遍历一次输入字符串。空间复杂度是 O(n)，因为最坏情况下，栈中可能需要存储所有的字符。

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