力扣. 最长有效括号

本文介绍了解决寻找最长有效括号子串问题的三种方法:动态规划、栈及双计数器法,并提供了详细的算法思路和Java实现代码。

给你一个只包含 ‘(’ 和 ‘)’ 的字符串,找出最长有效(格式正确且连续)括号子串的长度。

示例 1:

输入:s = "(()"
输出:2
解释:最长有效括号子串是 "()"
示例 2:

输入:s = ")()())"
输出:4
解释:最长有效括号子串是 "()()"
示例 3:

输入:s = ""
输出:0

提示:

0 <= s.length <= 3 * 104
s[i]'('')'

方法一:动态规划

public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        int maxans = 0;
        int[] dp = new int[s.length()];
        for (int i = 1; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == ')') {
                if (s.charAt(i - 1) == '(') {
                    dp[i] = (i >= 2 ? dp[i - 2] : 0) + 2;
                } else if (i - dp[i - 1] > 0 && s.charAt(i - dp[i - 1] - 1) == '(') {
                    dp[i] = dp[i - 1] + ((i - dp[i - 1]) >= 2 ? dp[i - dp[i - 1] - 2] : 0) + 2;
                }
                maxans = Math.max(maxans, dp[i]);
            }
        }
        return maxans;
    }
}


方法二:栈

对于遇到的每个‘(’ ,我们将它的下标放入栈中
对于遇到的每个‘)’ ,我们先弹出栈顶元素表示匹配了当前右括号:
如果栈为空,说明当前的右括号为没有被匹配的右括号,我们将其下标放入栈中来更新我们之前提到的「最后一个没有被匹配的右括号的下标」
如果栈不为空,当前右括号的下标减去栈顶元素即为「以该右括号为结尾的最长有效括号的长度」

我们从前往后遍历字符串并更新答案即可。

需要注意的是,如果一开始栈为空,第一个字符为左括号的时候我们会将其放入栈中,这样就不满足提及的「最后一个没有被匹配的右括号的下标」,为了保持统一,我们在一开始的时候往栈中放入一个值为 −1 的元素。

public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        int maxans = 0;
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
        stack.push(-1);
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == '(') {
                stack.push(i);
            } else {
                stack.pop();
                if (stack.empty()) {
                    stack.push(i);
                } else {
                    maxans = Math.max(maxans, i - stack.peek());
                }
            }
        }
        return maxans;
    }
}

栈的语法

3.简单巧妙

两个计数器,比较其大小判断是否可行,,每次当右括号数量多于左括号数量的时候之前的字符我们都扔掉不再考虑,重新从下一个字符开始计算,但这样会漏掉一种情况,就是遍历的时候左括号的数量始终大于右括号的数量,即 (() ,这种时候最长有效括号是求不出来的。

解决的方法也很简单,直接反序再求一次取最大值

public class Solution {
    public int longestValidParentheses(String s) {
        int left = 0, right = 0, maxlength = 0;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == '(') {
                left++;
            } else {
                right++;
            }
            if (left == right) {
                maxlength = Math.max(maxlength, 2 * right);
            } else if (right > left) {
                left = right = 0;
            }
        }
        left = right = 0;
        for (int i = s.length() - 1; i >= 0; i--) {
            if (s.charAt(i) == '(') {
                left++;
            } else {
                right++;
            }
            if (left == right) {
                maxlength = Math.max(maxlength, 2 * left);
            } else if (left > right) {
                left = right = 0;
            }
        }
        return maxlength;
    }
}
力扣有效括号问题通常包含“有效的括号”(LeetCode第20题)和“最长有效括号”(LeetCode第32题)两个常见问题,以下是这两个问题的C语言解决方案: ### 有效的括号(LeetCode第20题) 该问题要求判断给定的只包含 `(`, `)`, `{`, `}`, `[`, `]` 的字符串是否有效。有效字符串需满足左括号必须用相同类型的右括号闭合,且左括号必须以正确的顺序闭合,每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号 [^2]。 ```c bool isValid(char * s){ char stack[10240]; int i = 1; stack[0] = '0'; while(*s!='\0'){ if(*s=='(' || *s=='[' || *s=='{'){ stack[i++] = *s; } else if(*s==')' ){ if(stack[i-1]!='(' ) return false; else i--; } else if(*s==']'){ if(stack[i-1]!='[' ) return false; else i--; } else if(*s=='}'){ if(stack[i-1]!='{' ) return false; else i--; } s++; } if(i==1) return true; else return false; } ``` ### 最长有效括号(LeetCode第32题) 此问题需要找出给定字符串中最长有效括号子串的长度。 #### 方法一:两次遍历法 ```c #include <stdio.h> #include <string.h> int main(void) { int i, ilen, imax = 0, ileft = 0, iright = 0; char str[100001] = { 0 }; scanf("%s", str); ilen = strlen(str); // 从左往右匹配 for (i = 0; i < ilen; i++) { if (str[i] == '(') { ileft++; } else if (str[i] == ')') { iright++; if (ileft == iright) { imax = ileft > imax ? ileft : imax; } else if (iright > ileft) { ileft = 0; iright = 0; } } } ileft = 0; iright = 0; // 从右往左匹配 for (i = ilen - 1; i >= 0; i--) { if (str[i] == ')') { iright++; } else if (str[i] == '(') { ileft++; if (ileft == iright) { imax = ileft > imax ? ileft : imax; } else if (ileft > iright) { ileft = 0; iright = 0; } } } printf("%d\n", 2 * imax); return 0; } ``` #### 方法二:动态规划法 ```c int max(int a, int b) { return a > b ? a : b; } int longestValidParentheses(char* s) { const int len = strlen(s); if (!len) { return 0; } int dp[len]; memset(dp, 0, sizeof(dp)); int maxLen = 0; for (int i = 1; i < len; i++) { if (s[i] == ')') { int preIndex = i - 1 - dp[i - 1]; if (preIndex >= 0 && s[preIndex] == '(') { dp[i] = dp[i - 1] + 2 + (preIndex - 1 >= 0 ? dp[preIndex - 1] : 0); maxLen = max(maxLen, dp[i]); } } } return maxLen; } ```
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