第十一天栈与队列

20. 有效的括号

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

有效字符串需满足：

• 左括号必须用相同类型的右括号闭合。

• 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。

题外话

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括号匹配是使用栈解决的经典问题。

题意其实就像我们在写代码的过程中，要求括号的顺序是一样的，有左括号，相应的位置必须要有右括号。

如果还记得编译原理的话，编译器在 词法分析的过程中处理括号、花括号等这个符号的逻辑，也是使用了栈这种数据结构。

再举个例子，linux系统中，cd这个进入目录的命令我们应该再熟悉不过了。

cd a/b/c/../../

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这个命令最后进入a目录，系统是如何知道进入了a目录呢 ，这就是栈的应用（其实可以出一道相应的面试题了）

所以栈在计算机领域中应用是非常广泛的。

有的同学经常会想学的这些数据结构有什么用，也开发不了什么软件，大多数同学说的软件应该都是可视化的软件例如APP、网站之类的，那都是非常上层的应用了，底层很多功能的实现都是基础的数据结构和算法。

进入正题

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由于栈结构的特殊性，非常适合做对称匹配类的题目。

首先要弄清楚，字符串里的括号不匹配有几种情况。

一些同学，在面试中看到这种题目上来就开始写代码，然后就越写越乱。

建议在写代码之前要分析好有哪几种不匹配的情况，如果不在动手之前分析好，写出的代码也会有很多问题。

先来分析一下 这里有三种不匹配的情况，

1. 第一种情况，字符串里左方向的括号多余了 ，所以不匹配。

2、第二种情况，括号没有多余，但是 括号的类型没有匹配上。

3.第三种情况，字符串里右方向的括号多余了，所以不匹配。

我们的代码只要覆盖了这三种不匹配的情况，就不会出问题，可以看出 动手之前分析好题目的重要性。

第一种情况：已经遍历完了字符串，但是栈不为空，说明有相应的左括号没有右括号来匹配，所以return false

第二种情况：遍历字符串匹配的过程中，发现栈里没有要匹配的字符。所以return false

第三种情况：遍历字符串匹配的过程中，栈已经为空了，没有匹配的字符了，说明右括号没有找到对应的左括号return false

那么什么时候说明左括号和右括号全都匹配了呢，就是字符串遍历完之后，栈是空的，就说明全都匹配了。

分析完之后，代码其实就比较好写了，

但还有一些技巧，在匹配左括号的时候，右括号先入栈，就只需要比较当前元素和栈顶相不相等就可以了，比左括号先入栈代码实现要简单的多了！

class Solution {
public:
    bool isValid(string s) {
        if(s.size()%2 !=0 )// 如果s的长度为奇数，一定不符合要求
            return false;
        stack st;
        for(int i = 0;i < s.size(); i++)
        {
            if(s[i] == '(')//如果是左括号进右括号
                st.push(')');
                else if (s[i] == '{') st.push('}');//如果是左大括号，入右大括号
                else if (s[i] == '[') st.push(']');//如果是左中括号，入右中括号
            // 第三种情况：遍历字符串匹配的过程中，栈已经为空了，没有匹配的字符了，说明右括号没有找到对应的左括号 return false
            // 第二种情况：遍历字符串匹配的过程中，发现栈里没有我们要匹配的字符。所以return false
                else if (st.empty() || st.top() != s[i]) return false;//如果以上括号都不是，证明不用入了，需要进行判断，如果这个已经是空了证明没有能和这个匹配的，所以返回假，还有如果栈顶和右括号不匹配也返回假
                else st.pop(); // st.top() 与 s[i]相等，栈弹出元素，能运行到这，证明判断右括号匹配且里面不为空，直接把栈顶出栈。
        }
        return st.empty();

    }
};

1047. 删除字符串中的所有相邻重复项

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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"。

正题

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本题要删除相邻相同元素，相对于20. 有效的括号 (opens new window)来说其实也是匹配问题，20. 有效的括号 是匹配左右括号，本题是匹配相邻元素，最后都是做消除的操作。

本题也是用栈来解决的经典题目。

那么栈里应该放的是什么元素呢？

我们在删除相邻重复项的时候，其实就是要知道当前遍历的这个元素，我们在前一位是不是遍历过一样数值的元素，那么如何记录前面遍历过的元素呢？

所以就是用栈来存放，那么栈的目的，就是存放遍历过的元素，当遍历当前的这个元素的时候，去栈里看一下我们是不是遍历过相同数值的相邻元素。

然后再去做对应的消除操作。 如动画所示：

从栈中弹出剩余元素，此时是字符串ac，因为从栈里弹出的元素是倒序的，所以再对字符串进行反转一下，就得到了最终的结果。

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        stack st;
        for(char s: S)
        {
            if(st.empty() || s != st.top())//如果栈为空，或者S中的元素不等于栈顶元素，把s入栈
                st.push(s);
            else//栈里有元素，并且s等于栈顶元素
                st.pop();//匹配上了出栈
        }
        string result = "";//定义一个字符串存放结果
        while(!st.empty())//如果栈中有元素，证明是剩下的，不能匹配的
        {
            result +=st.top();//string重载了+号，把st的栈顶元素放入result中
            st.pop();//出栈
       
        }
        reverse(result.begin(), result.end());//翻转结果，因为栈出来是逆序
        return result;//返回结果


    }
};

for(char s : S)

for (char c : s)这种循环方式的使用

1. 基于范围的for循环(c++11）支持

2. 这是c++11中新增的一种循环的写法，对数组（或容器类）的每个元素都执行相同的元素，

如: double prices[5] = {4.99,5.99,6.99,7.99,8.99};

for(double x:prices)

cout << x << endl;

其中,x最初表示数组prices的第一个元素,显示第一个元素后,不断执行循环,而x依次表示数组的其他元素。

150. 逆波兰表达式求值

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根据 逆波兰表示法，求表达式的值。

有效的运算符包括 + , - , * , / 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。

说明：

整数除法只保留整数部分。 给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说，表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。

示例 1：

• 输入: ["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: ["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: ["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    

逆波兰表达式：是一种后缀表达式，所谓后缀就是指运算符写在后面。

平常使用的算式则是一种中缀表达式，如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 ) 。

该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * ) 。

逆波兰表达式主要有以下两个优点：

• 去掉括号后表达式无歧义，上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。

• 适合用栈操作运算：遇到数字则入栈；遇到运算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中。

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;
    }
};

2、stoll（）

此函数将在函数调用中作为参数提供的字符串转换为long long int。它解析str并将其内容解释为指定基数的整数，并将其作为long long int类型的值返回。

句法：

long long int stoll（const string＆str，size_t * idx = 0，int base = 10）

参数：该函数接受三个参数，如下所述：

str：此参数指定带有整数的String对象。

idx：此参数指定指向size_t类型的对象的指针，该对象的值由功能设置为数值后str中下一个字符的位置。此参数也可以是空指针，在这种情况下，将不使用该参数。

base：此参数指定数字基数，以确定用于解释字符的数字系统。如果基数为0，则它使用的基数由序列中的格式确定。默认基数为10。

返回值：该函数将转换后的整数作为long long int类型的值返回