栈和队列高频面试题

题目一：括号匹配问题

 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。

要求：
 时间复杂度：O(n)

思路：
 该题是栈的典型应用，满足后进先出的规则（后入栈的前括号将优先与先出现的后括号相匹配）。
 遍历字符串，遇到前括号直接入栈。遇到后括号，判断该后括号与栈顶的前括号是否匹配（若此时栈为空，则字符串无效），若不匹配则字符串无效；若匹配则删除栈顶元素，继续遍历字符串，直到字符串遍历完毕。当字符串遍历完后，检测栈是否为空，若为空，则字符串有效，若不为空，说明有前括号未匹配，字符串无效。

代码：

typedef char STDataType;//栈中存储的元素类型

typedef struct Stack
{
   
   
	STDataType* a;//栈
	int top;//栈顶
	int capacity;//容量，方便增容
}Stack;

//初始化栈
void StackInit(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);

	pst->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType)* 4);//初始化栈可存储4个元素
	pst->top = 0;//初始时栈中无元素，栈顶为0
	pst->capacity = 4;//容量为4
}

//销毁栈
void StackDestroy(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);

	free(pst->a);//释放栈
	pst->a = NULL;//及时置空
	pst->top = 0;//栈顶置0
	pst->capacity = 0;//容量置0
}

//入栈
void StackPush(Stack* pst, STDataType x)
{
   
   
	assert(pst);

	if (pst->top == pst->capacity)//栈已满，需扩容
	{
   
   
		STDataType* tmp = (STDataType*)realloc(pst->a, sizeof(STDataType)*pst->capacity * 2);
		if (tmp == NULL)
		{
   
   
			printf("realloc fail\n");
			exit(-1);
		}
		pst->a = tmp;
		pst->capacity *= 2;//栈容量扩大为原来的两倍
	}
	pst->a[pst->top] = x;//栈顶位置存放元素x
	pst->top++;//栈顶上移
}

//检测栈是否为空
bool StackEmpty(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);

	return pst->top == 0;
}

//出栈
void StackPop(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));//检测栈是否为空

	pst->top--;//栈顶下移
}

//获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);
	assert(!StackEmpty(pst));//检测栈是否为空

	return pst->a[pst->top - 1];//返回栈顶元素
}

//获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* pst)
{
   
   
	assert(pst);

	return pst->top;//top的值便是栈中有效元素的个数
}
/*---以上代码是栈的基本功能实现，以下代码是题解主体部分---*/
bool isValid(char * s){
   
   
    Stack st;//创建一个栈
    StackInit(&st);//初始化栈
    char* cur = s;//cur用于遍历字符串
    while(*cur)
    {
   
   
        if(*cur == '('||*cur == '{'||*cur == '[')//前括号统一入栈
        {
   
   
            StackPush(&st, *cur);
            cur++;
        }
        else
        {
   
   
            if(StackEmpty(&st))//若遇到后括号，且栈为空，则字符串无效
            {
   
   
                StackDestroy(&st);
                return false;
            }
            char top = StackTop(&st);//获取栈顶元素
            if((top == '('&&*cur != ')')
            ||(top == '{'&&*cur != '}')
            ||(top == '['