LeetCode 22. Generate Parentheses (Catalan数字 + 递归)

本文介绍了一种利用Catalan数解决括号组合问题的方法。通过递归定义和计算Catalan数,实现了生成所有有效的括号组合。文章提供了具体的C++实现代码,并列举了Catalan数的前几项。

这题看的第一眼,这不就是Catalan Number么 - - 这不就是递归么。这是我之前学Catalan Number的教材的部分摘录,看完就知道怎么写啦。

Catalan numbers:

Set P of balanced parentheses strings are recursively defined as

• λ ∈ (λ is empty string)

• If α, β ∈ P, then (αβ ∈ P

Every nonempty balanced paren string can be obtained via Rule 2 from a unique α, β pair.

C:  number of balanced parentheses strings with exactly pairs of parenthesesC= 1 empty string

Cn+1Every string with + 1 pairs of parentheses can be obtained in a unique way via rule 2.

One paren pair comes explicitly from the rule.pairs from αnpairs from β

Cn+1 =  sigma   C· Cnk   n0    // 优快云的编辑器用不惯,直接写sigma,就是二项式求和嘛 T^T 想用$$写数学公式都显示不了?

C=1     

CC0=1 

CC0CC1C0  = 2   

C··· = 5

1, 1, 2, 5, 14, 42, 132, 429, 1430, 4862, 16796, 58786, 208012, 742900, 2674440, 9694845, 35357670, 129644790, 477638700, 1767263190, 6564120420, 24466267020, 91482563640, 343059613650, 1289904147324, 4861946401452, 18367353072152, 69533550916004, 263747951750360, 1002242216651368


然后哼哧哼哧马上写好了,一次通过,可是妈蛋啊,只打败了 28% 的人-  - 

等我什么时候有空了再去看看别人很快的代码吧~

题目:

Given n pairs of parentheses, write a function to generate all combinations of well-formed parentheses.

For example, given n = 3, a solution set is:

[
  "((()))",
  "(()())",
  "(())()",
  "()(())",
  "()()()"
]

先贴上我的只打败了28%的代码- - ,只有8个测试用例,废话要是有40个,岂不算到下一次宇宙大爆炸。

class Solution {
public:
    vector<string> generateParenthesis(int n) {
        vector<string> res;
        if(n < 0)
            return res;
        if (n == 0){          // #0 = 1
            res.push_back("");
            return res;
        }
        if( n == 1){          // #1 = 1
            res.push_back("()");
            return res;
        }
        res = iter(n);
        return res;
     }
    
    vector<string> iter(int N){
        vector<string> res;
        if(N == 0){
            res.push_back("");
            return res;                       //递归出口
        }
        if(N == 1){
            res.push_back("()");
            return res;                       //递归出口
        }
        for(int k = 0; k <= (N-1); k++){
            string tempStr;
            vector<string> temp1 = iter(k);       //递归
            vector<string> temp2 = iter(N-1-k);   //递归
            for(int i = 0; i < temp1.size(); i++){
                for(int j = 0; j < temp2.size(); j++){
                    tempStr = "(" + temp1[i] + ")" + temp2[j];
                    res.push_back(tempStr);
                }
             } 
        }
        return res;
    }
 
};


LeetCode 394字符串解码问题中,C++递归解决方案的核心在于每次递归要取出数字以及对应括号里的内容,递归完成之后,将其按循环次数添加到结果字符串中。以下是两种不同的C++递归实现代码: 第一种实现方式: ```cpp class Solution { public: string decodeString(string s) { // 题意编码的实现,是递归的过程 int pos = 0; return dfs(s, pos); } // 每次递归要做的事:取出数字,以及对应括号里的内容,递归完成之后,循环次数添加到res中 // 注意点:[ 、]符号的跳过 string dfs(string& s, int& pos) { string res = ""; while (pos < s.size() && s[pos] != ']') { if (isalpha(s[pos])) res += s[pos++]; else if (isdigit(s[pos])) { // 没到数字,就确定完数字向后递归 int cnt = 0; while (isdigit(s[pos])) cnt = cnt * 10 + s[pos++] - '0'; pos++; // 最后一次终止条件在[ , 否则递归时不满足while条件,直接退出 string y = dfs(s, pos); pos++; // pos++用于去除] for (int i = 0; i < cnt; i++) res += y; } } return res; } }; ``` 这种实现方式在`dfs`函数里,利用`while`循环遍历字符串,根据字符是字母还是数字进行不同处理。遇到字母直接添加到结果字符串,遇到数字则先解析出重复次数,递归处理括号内的字符串,最后按次数添加到结果中。 第二种实现方式: ```cpp class Solution { private: int get_digit(string& s, int &index) { int num = 0; while (index < s.length() && isdigit(s[index])) num = num * 10 + s[index++] - '0'; return num; } string get_str(string& s, int &index) { // 递归的出口,前一个很容易想到,后一个作为递归出口的条件,更加方便 if (index >= s.length() || ']' == s[index]) return ""; string str; if (isdigit(s[index])) { // 如果是数字,先获取重复的次数,再获取字符串 int cnt = get_digit(s, index); // 获取重复的次数 index++; // 精髓,跳过'['符号 string temp = get_str(s, index); // 获取下一个字符串 index++; // 精髓,跳过']'符号 while (cnt--) str += temp; // 重复添加字符串 } else { // 如果不是数字,则直接获取字符串 while (isalpha(s[index])) str += s[index++]; } // 返回这一次的结果+后面的结果 return str + get_str(s, index); } public: string decodeString(string s) { int i = 0; return get_str(s, i); } }; ``` 此实现方式通过`get_digit`函数解析重复次数,`get_str`函数进行递归处理。当遇到数字时,先获取重复次数,跳过`[`,递归处理括号内字符串,再跳过`]`,最后按次数添加;遇到字母则直接添加到结果字符串。最终返回当前处理结果与后续递归结果的拼接。
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