代码随想录day10--栈的应用

LeetCode20.有效的括号

题目描述：

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。

示例 1：

输入：s = "()"
输出：true

示例 2：

输入：s = "()[]{}"
输出：true

示例 3：

输入：s = "(]"
输出：false

解题思路：

*有很多同学在解题的时候，会在遍历左括号的时候，将左括号放入栈中，遇到右括号再取出，但是这样其实会麻烦很多；其实可以再匹配左括号的时候，将右括号入栈，就只需要比较当前元素和栈顶是否相等就可以了，会比左括号入栈简单很多。

·括号匹配是一个经典的使用栈解决的问题，题目的意思就是，有左括号，相应的也要有右括号

·仔细分析，会有三种不匹配的情况

1.字符串里左括号多余了eg：([{}]()

2.括号没有多余，但是类型不匹配，其实这个和第一个是差不多的，所以可以用同一个表达式解决，但是为了方便同学们理解这道题，所以单独列出。eg：([{}}}

3.字符串里右方向的括号多余了，如果栈空了但是依旧出现右括号说明不匹配eg:([{}])))

·这里还有一个隐藏的点，就是字符串一定得是偶数，如果字符串是奇数就一定不匹配

代码如下：

class Solution {
public:
    bool isValid(string s) {
        if(s.size() % 2 != 0) return false;//如果s的长度为奇数，直接不匹配
        stack st;
        for(int i = 0;i < s.size();i++){
            if(s[i] == '(') st.push(')');
            else if(s[i] == '[') st.push(']');
            else if(s[i] == '{') st.push('}');

            //出现栈空没有匹配元素，但是未遍历完成的情况说明不匹配
            //出现栈顶元素不匹配
            else if(st.empty() || st.top() != s[i]) return false;
            else st.pop();
        }
        return st.empty();//如果最终结果为空说明匹配，不为空则不匹配
    }
};

·时间复杂度:O(n）

·空间复杂度:O(n)

总结：

这道题的想法比较巧妙，代码实现难度并不大，技巧性的题目逻辑比较重要。

LeetCode1047.删除字符串中的所有相邻重复项

题目描述：

给出由小写字母组成的字符串 S，重复项删除操作会选择两个相邻且相同的字母，并删除它们。

在 S 上反复执行重复项删除操作，直到无法继续删除。

在完成所有重复项删除操作后返回最终的字符串。答案保证唯一。

示例：

输入："abbaca"
输出："ca"
解释：
例如，在 "abbaca" 中，我们可以删除 "bb" 由于两字母相邻且相同，这是此时唯一可以执行删除操作的重复项。之后我们得到字符串 "aaca"，其中又只有 "aa" 可以执行重复项删除操作，所以最后的字符串为 "ca"。

解题思路：

·这道题的思路其实和上一题解题思路是一样的，上一题是匹配左右括号，这题是匹配相邻元素，最后再做消除操作

·使用栈来存放，往栈中存放遍历过的元素，当遍历当前的这个元素的时候，去栈中看是否遍历过相同数值的相邻元素，同学们可以直接在纸上进行操作

·因为从栈中取出的元素是倒序的，最后需要再增加一步反转字符串

代码如下：

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        stack st;
        for(char s:S){
            if(st.empty() || s != st.top()){
                st.push(s);
            }else{
                st.pop();//如果s和栈顶元素一致，则移除
            }
        }
        string result = "";
        while(!st.empty()){//将栈中元素放到result字符串中 
            result += st.top();
            st.pop();
        }
        reverse(result.begin(),result.end());因为从栈中取出是倒序，所有需要反转
        return result;
    }
};

·时间复杂度:O(n)

·空间复杂度:O(n)

番外

这道题也可以不使用栈解题，可以直接对字符串进行操作

代码如下：

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        string result;
        for(char s:S){
            if(result.empty() || result.back() != s){ //不为空或最后一个字符于当前字符不相等
                result.push_back(s);//添加元素
            }else{
                result.pop_back();//移除元素
            }
        }
        return result;
    }
};

·时间复杂度:O(n)

·空间复杂度:O(1)

总结

这道题比上一题还简单一些，可以直接想到，没有那么多种情况，依旧是需要多次练习

LeetCode150.逆波兰表达式求值

题目描述：

给你一个字符串数组 tokens ，表示一个根据 逆波兰表示法 表示的算术表达式。

请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。

注意：

• 有效的算符为 '+'、'-'、'*' 和 '/' 。
• 每个操作数（运算对象）都可以是一个整数或者另一个表达式。
• 两个整数之间的除法总是 向零截断 。
• 表达式中不含除零运算。
• 输入是一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
• 答案及所有中间计算结果可以用 32 位 整数表示。

示例 1：

输入：tokens = ["2","1","+","3","*"]
输出：9
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：((2 + 1) * 3) = 9

示例 2：

输入：tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出：6
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：(4 + (13 / 5)) = 6

示例 3：

输入：tokens = ["10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"]
输出：22
解释：该算式转化为常见的中缀算术表达式为：
  ((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
= ((10 * 0) + 17) + 5
= (0 + 17) + 5
= 17 + 5
= 22

解题思路：

·其实逆波兰表达式相当于二叉树中的后序遍历。可以把运算符作为中间节点，按照后序遍历的规则画出一个二叉树，但是没必要从二叉树的角度去解决，只需要知道逆波兰表达式是用后序遍历的方式把二叉树序列化了。

·本题中每一个子表达式要得出一个结果，再用这个结果进行运算，那么就是和上一题，相邻字符串消除的过程很像了吗（运算字符前两个数字进行相对应的运算，再存入栈中）

代码如下：

class Solution {
public:
    int evalRPN(vector& tokens) {
        stack st;
        for(int i = 0;i < tokens.size();i++){
            if(tokens[i] == "+" || tokens[i] == "-" || tokens[i] == "*" || tokens[i] == "/"){
                long long num1 = st.top();
                st.pop();
                long long num2 = st.top();
                st.pop();
                if(tokens[i] == "+") st.push(num2 + num1);
                if(tokens[i] == "-") st.push(num2 - num1);
                if(tokens[i] == "*") st.push(num2 * num1);
                if(tokens[i] == "/") st.push(num2 / num1);
            }else{
                st.push(stoll(tokens[i]));
            }
        }
        int result = st.top();
        st.pop();
        return result;
    }
};

·时间复杂度:O(n)

·空间复杂度:O(n)

总结：今天的题目都是技巧题，代码理解难度都不高，但是都需要反复练习，并且要将其融会贯通，可以使用在别的情形中。