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【LeetCode数据结构】栈的应用——有效的括号问题详解

news 2025/7/23 15:38:21

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前言：牛客网和LeetCode的刷题都不可或缺，我们都要做一做，无论是参加竞赛还是笔试面试，至少能提升你的代码能力！洛谷的题目也可以去做一做。力扣的题目对提升代码能力很有帮助，需要有一点基础，几乎都是接口型的题目，关于接口型和IO型的区别我们在本专栏的第一篇【LeetCode】力扣题——轮转数组、消失的数字、数组串联中就介绍过了，这里不再赘述，我们进入今天的力扣题目介绍——

正文

一、有效的括号

链接：20. 有效的括号

博主题解链接：借助数据结构——栈——解决经典例题【有效的括号】

推荐大家可以直接去看博主在力扣上面写的题解，博主介绍的还是比较详细的，博主写题解，尤其是数据结构算法题的题解，都是画图加说明，简单易懂。

题目描述：

除了示例，本题也给了这样一个提示——

1、思路

我们的思路是：

借助数据结构——栈，遍历字符串，左括号入栈，是右括号就取栈顶元素比较，看是否匹配。

我们先来看看题目描述——

分析一下题目的意思——

2、解题过程

像这种题目拿到手我们首先就是想到要画图，一定要有这个意识，数据结构的算法题一定要画图。

注意是取栈顶，可不是出栈顶哦！

接下来我们就可以写代码了——

代码演示：

//定义栈的结构
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* arr;int top;//定义栈中有效的数据个数int capacity;//栈的空间大小
}ST;//初始化
void STInit(ST* ps)
{ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}//销毁
void STDestory(ST* ps)
{if (ps->arr)free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}//入栈——栈顶
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//判断空间是否足够if (ps->top == ps->capacity){//增容int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}//空间足够ps->arr[ps->top++] = x;
}//栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}//出栈——栈顶
void STPop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];
}//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}
//-----------------------以上是栈结构定义和常见方法-------------------------
bool isValid(char* s) 
{//借助数据结构——栈ST st;STInit(&st);char* pi = s;while(*pi != '\0'){//左括号入栈if(*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{'){STPush(&st,*pi);}else{//右括号——取栈顶，比较，匹配则出栈，不匹配直接返回false//栈不为空才能取栈项if(STEmpty(&st)){STDestory(&st);return false;}char top = STTop(&st);if((top == '(' && *pi != ')')||(top == '[' && *pi != ']')||(top == '{' && *pi != '}')){STDestory(&st);return false;}//本次是匹配的——出栈STPop(&st);}pi++;}//判断栈是否为空，为空有效，非空无效if(STEmpty(&st)){STDestory(&st);return true;}STDestory(&st);return false;STDestory(&st);return ret;
}

复杂度：时间复杂度：O(N)，空间复杂度：O(1)。

3、改进方案

最后我们【判断栈是否为空，为空有效，非空无效】那里代码太长了，我们用一个三目表达式就可以把它替换下来，这就是改进方案。

代码演示：

//定义栈的结构
typedef char STDataType;
typedef struct Stack
{STDataType* arr;int top;//定义栈中有效的数据个数int capacity;//栈的空间大小
}ST;//初始化
void STInit(ST* ps)
{ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}//销毁
void STDestory(ST* ps)
{if (ps->arr)free(ps->arr);ps->arr = NULL;ps->top = ps->capacity = 0;
}//入栈——栈顶
void STPush(ST* ps, STDataType x)
{assert(ps);//判断空间是否足够if (ps->top == ps->capacity){//增容int newCapacity = ps->capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->capacity;STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(ps->arr, newCapacity * sizeof(STDataType));if (tmp == NULL){perror("realloc fail!");exit(1);}ps->arr = tmp;ps->capacity = newCapacity;}//空间足够ps->arr[ps->top++] = x;
}//栈是否为空
bool STEmpty(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top == 0;
}//出栈——栈顶
void STPop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));ps->top--;
}//取栈顶元素
STDataType STTop(ST* ps)
{assert(!STEmpty(ps));return ps->arr[ps->top - 1];
}//获取栈中有效元素个数
int STSize(ST* ps)
{assert(ps);return ps->top;
}
//-----------------------以上是栈结构定义和常见方法-------------------------
bool isValid(char* s) 
{//借助数据结构——栈ST st;STInit(&st);char* pi = s;while(*pi != '\0'){//左括号入栈if(*pi == '(' || *pi == '[' || *pi == '{'){STPush(&st,*pi);}else{//右括号——取栈顶，比较，匹配则出栈，不匹配直接返回false//栈不为空才能取栈项if(STEmpty(&st)){STDestory(&st);return false;}char top = STTop(&st);if((top == '(' && *pi != ')')||(top == '[' && *pi != ']')||(top == '{' && *pi != '}')){STDestory(&st);return false;}//本次是匹配的——出栈STPop(&st);}pi++;}//判断栈是否为空，为空有效，非空无效// if(STEmpty(&st))// {//     STDestory(&st);//     return true;// }// STDestory(&st);// return false;//写成三目表达式bool ret = STEmpty(&st) ? true : false;STDestory(&st);return ret;
}

复杂度：时间复杂度：O(N)，空间复杂度：O(1)。