括号生成

本文介绍了一种生成括号组合的解决方案,通过递归算法展示如何构造所有可能的合法括号序列,并提供了Java代码示例。重点在于理解如何运用回溯法和剪枝技巧来优化问题求解。

题目链接: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:

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

class Solution{
    int n;
    char[] cur = new char[n*2];
    List<String> res = new ArrayList();
    solve(cur,0,res,0,0);         
}

public void solve(char[] cur,int pos,List<String> res,int left,int right){
   if(pos == cur.length){
       //if(isOk(cur)) res.add(new String(cur));剪枝前
       res.add(new String(cur));
   }
   if(left<(cur.length/2)){   //左括号数量一定小于N
      cur[pos]= '(';
      solve(cur,pos+1,res,left+1,right);
   }
   if(right<left){  //右括号数量一定小于左括号
     cur[pos]= ')';
     solve(cur,pos+1,res,left,right+1);  
   }
    
 }

 //判断是否合法
 public boolean isOK(char[] ch){
    int cnt = 0;
    for(char c:ch){
       if(c == '(') cnt++;
       else cnt--;
    }
    return cnt == 0;    
 }
C++实现括号生成主要有回溯法和递归插入法两种方法: ### 回溯法 回溯法的思路是每次判断左括号数小于 `n`,右括号数小于左括号数,只有在序列仍然保持有效时才添加 `'('` 或 `')'`。通过跟踪到目前为止放置的左括号和右括号的数目来实现这一点,如果还剩一个位置,可以开始放一个左括号;如果右括号数量不超过左括号的数量,可以放一个右括号 [^2]。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> using namespace std; class Solution { public: void backtrack(vector<string>& ans, string cur, int open, int close, int max) { if (cur.length() == max * 2) { ans.push_back(cur); return; } if (open < max) { backtrack(ans, cur + "(", open + 1, close, max); } if (close < open) { backtrack(ans, cur + ")", open, close + 1, max); } } vector<string> generateParenthesis(int n) { vector<string> result; backtrack(result, "", 0, 0, n); return result; } }; ``` ### 递归插入法 递归插入法的思路是要生成 `n` 个情况时,往 `n - 1` 的结果里面插入,同时设定一个退出条件。使用哈希表进行去重 [^3]。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <unordered_map> using namespace std; class Solution { public: vector<string> generateParenthesis(int n) { if (n == 1) return {"()"}; // 递归的退出条件 unordered_map<string, int> a; // 定义哈希表用于去重 vector<string> res; string tmp; for (auto& s: generateParenthesis(n - 1)) { // 遍历n-1 for (int i = 0; i != 2 * (n - 1); ++i) { // 遍历整个数组,n对括号字符串长度就是2n tmp = s.substr(0, i) + "()" + s.substr(i, 2 * (n - 1)); if (a[tmp] == 0) { // 去重,如果这个组合没有出现过(键对应的值为0),就放入res中,并且将对应键的其值设置为1 ++a[tmp]; res.emplace_back(tmp); } } } return res; } }; ```
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