LeetCode解决方案解析：TypeScript实现JSON字符串转对象

LeetCode解决方案解析：TypeScript实现JSON字符串转对象

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前言

在编程中，JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，广泛应用于前后端数据传输和配置文件存储。虽然现代JavaScript/TypeScript提供了原生的JSON.parse()方法，但理解其底层实现原理对于提升编程能力非常有帮助。本文将深入解析一个手动实现JSON字符串解析的TypeScript解决方案。

算法概述

这个解决方案实现了一个自定义的JSON解析器，主要特点包括：

1. 时间复杂度：O(n)，其中n是输入字符串的长度
2. 空间复杂度：O(h)，h是JSON结构的嵌套深度
3. 使用栈数据结构来处理嵌套的JSON对象和数组
4. 支持基本数据类型：数字、字符串、布尔值和null
5. 支持对象和数组的嵌套结构

核心实现解析

数据结构选择

算法使用了栈（stack）来跟踪当前解析的上下文。当遇到新的对象或数组时，当前上下文被压入栈中，新的对象或数组成为当前上下文；当遇到闭合括号时，从栈中弹出上一个上下文。

主要处理逻辑

1. 跳过无关字符：直接跳过逗号和冒号这些分隔符
2. 处理对象/数组开始：
   • 遇到{创建新对象，遇到[创建新数组
   • 如果存在当前上下文，将新创建的值添加到当前上下文中
   • 将当前上下文压入栈，新创建的值成为当前上下文
3. 处理对象/数组结束：从栈中弹出上一个上下文
4. 处理值：
   • 数字：处理可能的负号、小数点和连续数字
   • 字符串：处理双引号包裹的文本
   • 布尔值和null：匹配对应的关键字
5. 值分配：
   • 如果是对象属性值，等待后续的冒号和值
   • 如果是数组元素，直接添加到数组中

关键代码片段解析

// 处理数字
if (str[i] === '-' || ('0' <= str[i] && str[i] <= '9')) {
    let j = i;
    while (i + 1 < str.length && 
           (str[i + 1] === '-' || ('0' <= str[i + 1] && str[i + 1] <= '9') || str[i + 1] === '.')) {
        i++;
    }
    v = Number(str.substring(j, i + 1));
}

这段代码处理数字类型，包括：

• 可能的负号开头
• 连续的数字字符
• 小数点
• 最终转换为Number类型

// 处理对象/数组开始
if (str[i] === '{' || str[i] === '[') {
    let v = str[i] === '{' ? {} : [];
    if (result !== null) {
        if (k !== null) {
            result[k] = v;
            k = null;
        } else {
            result.push(v);
        }
        stk.push(result);
    }
    result = v;
}

这段代码处理嵌套结构的开始：

• 根据字符创建对象或数组
• 如果存在当前上下文，将新结构添加到当前上下文中
• 将当前上下文压栈
• 新结构成为当前上下文

边界情况处理

1. 空输入：函数会返回null
2. 嵌套深度：栈结构确保正确匹配嵌套层级
3. 转义字符：当前实现未处理字符串中的转义字符（如\"）
4. 科学计数法：当前实现不支持科学计数法表示的数字

性能分析

• 时间复杂度：O(n)，每个字符最多被处理一次
• 空间复杂度：O(h)，栈的最大深度等于JSON的最大嵌套深度

实际应用建议

虽然这个实现展示了JSON解析的基本原理，但在生产环境中建议：

1. 使用内置的JSON.parse()方法，它经过高度优化且功能完整
2. 如果需要自定义解析逻辑，可以考虑：
   • 处理更多数据类型（如Date对象）
   • 添加更严格的错误检查
   • 支持JSON标准中的所有特性

总结

通过这个JSON解析器的实现，我们可以学习到：

1. 栈数据结构在处理嵌套结构时的应用
2. 字符串解析的基本技巧
3. 状态管理在解析器中的重要性
4. 类型转换和边界条件的处理方法

理解这些底层原理有助于我们在面对复杂字符串处理问题时，能够设计出更优雅和高效的解决方案。

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