栈——longest-valid-parentheses(最长有效括号长度)

题目描述


Given a string containing just the characters'('and')', find the length of the longest valid (well-formed) parentheses substring.

For"(()", the longest valid parentheses substring is"()", which has length = 2.

Another example is")()())", where the longest valid parentheses substring is"()()", which has length = 4.

方法一:利用栈存储”(“的下标。

用一个bool数组来标记已经匹配过的字符,找到最长的连续标记的长度就是所求的结果。只要遍历两遍数组,时间复杂度为O(n)。

import java.util.*;
public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        if(s == null||s.length() < 2)
            return 0;
        Stack<Integer> stack=new Stack();
        boolean[] flag=new boolean[s.length()];
        char[] ch=s.toCharArray();
        for(int i=0;i<ch.length;i++)
            {
            if(ch[i] == '(')
                {
                stack.push(i);
            }
            else if(ch[i] == ')')
                {
                if(!stack.empty())
                    {
                    flag[stack.pop()]=true;//stack储存‘(’的下标;
                    flag[i]=true;
                }
            }
        }
        int count=0;
        int num=0;
        for(int i=0;i<flag.length;i++)
            {
            if(flag[i] == true)
                {
                count++;
                if(count>num)
                    {
                    num=count;
                }
            }
            else
                {
                count=0;
            }
        }
      return num;
    }
}



方法二:DP

dp[i]的值为以s.charAt(i)结尾的最长的有效括号子串长度。

import java.util.*;
public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        if(s == null||s.length() < 2)
            return 0;
       //dp[i]存放以s.charAt(i)结尾的最长的length
        int[] dp=new int[s.length()];
        for(int i=1;i<s.length();i++)
            {
            if(s.charAt(i) == '(')
                dp[i]=0;
            if(s.charAt(i) == ')')
                {
                int pre=i-dp[i-1]-1;
                if(pre>=0&&s.charAt(pre) == '(')
                    {
                    dp[i]=dp[i-1]+2+((pre-1>=0)?dp[pre-1]:0);
                }
            }
        }
        int max=0;
        for(int i=0;i<dp.length;i++)
            {
            if(dp[i] > max)
                max=dp[i];
        }
        return max;
}
}


最长有效括号子串问题是经典的算法问题,目标是找出一个只包含 `'('` 和 `')'` 的字符串中最长的连续有效括号子串的长度。该问题可以通过多种方法解决,其中使用动态规划(Dynamic Programming)和(Stack)是最常见的两种方式。 ### 动态规划方法 动态规划方法通过构建一个 `dp` 数组来记录以每个字符结尾的最长有效子串长度。具体步骤如下: - 初始化一个长度为 `n` 的数组 `dp`,初始值为 0。 - 遍历字符串,当遇到 `')'` 时进行判断: - 如果前一个字符是 `'('`,则判断是否形成 `()` 形式的有效括号,若成立,则更新当前 `dp[i]`。 - 如果前一个字符是 `')'`,则检查是否存在嵌套的有效括号结构,并更新当前 `dp[i]`。 ```c #include <stdio.h> #include <string.h> int longestValidParentheses(char* s) { int n = strlen(s); int dp[n]; memset(dp, 0, sizeof(dp)); int maxLen = 0; for (int i = 1; i < n; i++) { if (s[i] == ')') { if (s[i - 1] == '(') { dp[i] = (i >= 2 ? dp[i - 2] : 0) + 2; } else if (i - dp[i - 1] > 0 && s[i - dp[i - 1] - 1] == '(') { dp[i] = dp[i - 1] + ((i - dp[i - 1] >= 2) ? dp[i - dp[i - 1] - 2] : 0) + 2; } maxLen = (dp[i] > maxLen) ? dp[i] : maxLen; } } return maxLen; } ``` ### 方法 方法通过维护一个来记录括号的索引,用于判断括号是否匹配并计算有效长度。具体步骤如下: - 初始化一个,初始时压入 `-1` 作为基准值。 - 遍历字符串,遇到 `'('` 时压入- 遇到 `')'` 时弹出顶元素,如果为空,则压入当前索引;否则计算当前索引与顶元素的差值,更新最大长度。 ```c #include <stdio.h> #include <string.h> #define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b)) int longestValidParentheses(char* s) { int n = strlen(s); int stack[n + 1]; int top = 0; stack[0] = -1; int maxLen = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { if (s[i] == '(') { stack[++top] = i; } else { top--; if (top == -1) { stack[++top] = i; } else { maxLen = MAX(maxLen, i - stack[top]); } } } return maxLen; } ``` ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:两种方法均为 $O(n)$,其中 $n$ 是字符串的长度- **空间复杂度**: - 动态规划方法为 $O(n)$,需要额外的 `dp` 数组。 - 方法为 $O(n)$,需要额外的空间。 ### 应用场景 - **动态规划**:适用于对内存使用要求不高的场景,且需要快速实现。 - **方法**:适用于内存敏感的场景,且需要高效处理嵌套结构的问题。
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