【C++】洛谷P1241 括号序列

本文讲解了一种处理括号序列的方法,通过从左到右扫描,实现括号的智能匹配并解决未匹配问题。通过实例演示和代码实现,展示了如何利用算法确保平衡括号序列的正确性。

括号序列

题目描述

定义如下规则:

  1. 空串是「平衡括号序列」
  2. 若字符串 SSS 是「平衡括号序列」,那么 [S]\texttt{[}S\texttt][S](S)\texttt{(}S\texttt)(S) 也都是「平衡括号序列」
  3. 若字符串 AAABBB 都是「平衡括号序列」,那么 ABABAB(两字符串拼接起来)也是「平衡括号序列」。

例如,下面的字符串都是平衡括号序列:

()[](())([])()[]()[()]

而以下几个则不是:

([])(())([()

现在,给定一个仅由 ()[]构成的字符串 sss,请你按照如下的方式给字符串中每个字符配对:

  1. 从左到右扫描整个字符串。
  2. 对于当前的字符,如果它是一个右括号,考察它与它左侧离它最近未匹配的的左括号。如果该括号与之对应(即小括号匹配小括号,中括号匹配中括号),则将二者配对。如果左侧未匹配的左括号不存在或与之不对应,则其配对失败。

配对结束后,对于 sss 中全部未配对的括号,请你在其旁边添加一个字符,使得该括号和新加的括号匹配。

输入格式

输入只有一行一个字符串,表示 sss

输出格式

输出一行一个字符串表示你的答案。

样例 #1

样例输入 #1

([()

样例输出 #1

()[]()

样例 #2

样例输入 #2

([)

样例输出 #2

()[]()

提示

数据规模与约定

对于全部的测试点,保证 sss 的长度不超过 100,且只含 ()[] 四个字符。

思路: 题目要求说的模模糊糊的,总之我试了很多数据,总结出了这三个主要要求:
1.从左到右遍历字符串,若找到了右括号则以这个括号为起点向左查找对应的左括号,如果找到了则停止向左的查找,将这一对括号标记为已匹配,然后继续向右找其他的右括号
2.向左寻找左括号时,若找到了与右括号不对应的左括号,则终止查找,并将这个右括号标记为未匹配, 然后向右继续寻找其他的右括号
3.最后再遍历一遍标记好了已匹配和未匹配的字符串,并将所有未匹配的括号都匹配上对应的括号
于是我们就能写代码了
代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int str[300];
char ans[300];
int main(){
	int index = 0;
	string s;
	cin >> s;
	for(int i = 1; i < s.length(); i++){
		if(s[i] == ']'){
			for(int j = i - 1; j >= 0; j--){
				if(s[j] == '(' && str[j] == 0) break;
				if(s[j] == '[' && str[j] == 0){
					str[i] = str[j] = 1;
					break;
				}
			}
		}
		else if(s[i] == ')'){
			for(int j = i - 1; j >= 0; j--){
				if(s[j] == '[' && str[j] == 0) break;
				if(s[j] == '(' && str[j] == 0){
					str[i] = str[j] = 1;
					break;
				}
			}
		}
	}
	for(int i = 0; i < s.length(); i++){
		if(str[i] == 1) ans[index++] = s[i];
		else{
			if(s[i] == '[' || s[i] == ']') ans[index++] = '[', ans[index++] = ']';
			else if(s[i] == '(' || s[i] == ')') ans[index++] = '(', ans[index++] = ')';
		}
	}
	for(int i = 0; i < index; i++){
		cout << ans[i];
	}
	return 0;
}
<think>我们首先需要了解洛谷P3056题目的具体内容。由于题目编号可能对应不同的题目,我假设P3056是指“Clumsy Cows”这个题目(因为洛谷题目编号有时会变动,但根据常见题库,P3056通常指这个题目)。题目大意是:给定一个由'('和')'组成的字符串,每次操作可以改变一个括号(左变右或右变左),问至少需要多少次操作使得括号字符串变得平衡(即成为合法的括号序列)。 如果实际题目不同,请根据具体题目调整。但根据用户提到P3056,在洛谷中搜索P3056,确实对应“笨牛(Clumsy Cows)”题目。 题目描述: 给定一个长度为n(n为偶数)的括号序列,每次操作可以改变其中一个括号(左括号变成右括号,或者右括号变成左括号)。求使其成为合法括号序列的最少操作次数。 合法括号序列定义: 1. 空串是合法的。 2. 若S是合法的,则(S)也是合法的。 3. 若S和T都是合法的,则ST也是合法的。 解题思路: 1. 使用栈的思想,但这里我们也可以使用贪心策略。 2. 遍历字符串,用一个变量count记录当前左括号与右括号的平衡情况(遇到左括号加1,遇到右括号减1)。 3. 同时,我们需要记录在遍历过程中count出现负数的情况(即右括号多于左括号),此时我们需要将其中一个右括号改为左括号(操作次数加1),并调整count(将count重置为1,相当于将当前右括号改为左括号,这样就从-1变成了+1,所以count变为1)。 4. 遍历结束后,我们可能还有多余的左括号(即count>0),那么我们需要将一半的多余左括号改为右括号(因为每改变一个可以将多余的左括号减少2:改变一个左括号为右括号,那么相当于减少一个左括号并增加一个右括号,但这里我们只需要考虑将多余左括号的一半改为右括号即可,因为每次改变可以平衡两个括号)。 具体步骤: - 初始化:操作次数ans=0,当前平衡值count=0。 - 遍历字符串的每个字符: 如果当前字符是'(',则count++。 如果当前字符是')',则count--。 如果count<0,说明右括号多了,我们需要将当前这个右括号改为左括号(操作次数ans++),并将count置为1(因为原本count=-1,改为左括号后相当于+2,所以变成1)。 - 遍历结束后,如果count>0,说明有count/2个左括号需要被修改(因为每将一个左括号改为右括号,count会减少2,所以需要修改count/2次,注意count一定是偶数?实际上,由于n是偶数,且我们之前已经修正了右括号过多的情况,所以最后count一定是偶数吗?不一定,但根据操作,我们每次修正右括号过多时,将count置为1,而左括号增加,最后count应该是非负整数,且由于总共括号数为偶数,经过操作后,整个序列的左右括号数量应该相等,所以最后剩余的count一定是偶数。因此,我们还需要加上count/2次操作。 但是注意:为什么count一定是偶数?因为初始为0,每次变化都是加减1(除了修正时强行设为1,但修正时也是从-1变成1,相当于变化了2)。所以整个过程中,count的变化量都是偶数,因此最后count一定是偶数。 因此,总操作次数为:ans + count/2 但是,我们也可以这样理解:我们修正了右括号过多的情况,然后剩下的左括号比右括号多count个,那么我们需要将其中一半的左括号改成右括号,这样左右括号数量就平衡了,并且序列合法。 然而,我们还需要注意:在修正右括号过多的时候,我们实际上已经改变了一个括号(从右括号改为左括号),所以在遍历过程中我们记录的操作次数ans就是这种修正的次数。而剩下的左括号过多的情况,我们只需要将一半的多余左括号改为右括号即可。 因此,代码实现如下: 注意:由于题目中n为偶数,所以不用担心奇数的情况。 但是,我们还需要考虑:在修正右括号过多时,我们改变了括号,那么后续遍历时,这个位置已经被我们视为左括号了。因此,我们不需要额外的数组记录,因为我们是按顺序遍历。 例子: 输入: "())(" 步骤: 初始:count=0, ans=0 第一个字符'(': count=1 第二个字符')': count=0 第三个字符')': 此时count=0-1=-1<0 -> 需要修正:ans=1,并将count置为1(相当于将第三个字符改为'(',那么现在字符串变成"()((") 第四个字符'(': count=1+1=2 遍历结束,count=2>0,所以需要修改2/2=1次,将其中一个左括号改为右括号。总操作次数=1+1=2。 最终字符串可以是"()()",是合法的。 另一种思路:直接计算需要修改的括号位置。但上述贪心方法已经能够通过。 因此,C++代码实现: 注意:由于题目输入字符串长度最大为100000,所以算法是O(n)的。 代码: ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s; cin >> s; int count = 0, ans = 0; for (int i = 0; i < s.size(); i++) { if (s[i] == '(') { count++; } else { count--; } // 如果右括号太多,需要修正 if (count < 0) { ans++; // 将当前这个右括号改为左括号 count = 1; // 因为当前本来是右括号,我们改为左括号,相当于这个位置贡献了+1(原来-1,现在变成+1,所以变化是+2,因此这里count=1) } } // 最后,如果count>0,说明左括号比右括号多count个,需要将一半的左括号改为右括号 ans += count / 2; cout << ans << endl; return 0; } ``` 但是,我们考虑一个例子: "))(( " 按照上面的算法: 开始count=0 第一个字符')':count=-1 -> 小于0,ans=1,count=1(将第一个字符改为'(') 第二个字符')':count=1-1=0 第三个字符'(':count=1 第四个字符'(':count=2 最后ans=1,再加上count/2=1,总操作次数为2。 而实际上,我们可以将前两个改为左括号,后两个改为右括号?不对,题目要求每次只能改一个括号,而且我们确实需要两次操作:比如将第一个和第四个改掉,得到"()()",操作两次。 但是,我们也可以将第一个和第二个改掉:第一个改为'(',第二个改为'(',然后第三个改为')',第四个改为')',这样需要四次?不对,我们只需要两次操作:因为
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