22. Generate Parentheses

本文介绍了一种使用回溯法生成所有有效括号组合的方法。通过递归地添加左右括号,并确保任何时候左括号的数量都不低于右括号数量,最终生成了所有可能的有效括号组合。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

【题目】

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

 

【举例】

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

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

 

【题目翻译】

给定一个n, 返回n对小括号的所有有效的排列组合。

 

【解题思路】

首先来看给定的输入用例中的输出结果, 不难看出, 这题可以用回溯法来解决。

1)先放左括号, 放完以后再放右括号, 字符串的个数为2*n时, 找到一种排列方法。

((()))

2)然后回溯, 一直回到最后一个左括号

((

3)然后在后面放一个右括号

(()

4)后面还是按照先放左括号再放右括号的策略

(()())

5)重读2-4步得到第二个排列组合, 以此类推。。。

(())()

 

【代码实现】

class Solution:
    def generateParenthesis(self, n):
        """
        :type n: int
        :rtype: List[str]
        """
        result = []
        self.backtracking(result, '', 0, 0, n)
        return result
        
    def backtracking(self, result, s, left, right, n):
        if len(s) == 2*n:
            result.append(s)
            return
        if left < n: #左括号小于n可以放
            self.backtracking(result, s+'(', left+1, right, n)
        if right < left: #右括号小于左括号可以放
            self.backtracking(result, s+')', left, right+1, n)

 

 

#include <cassert> /// for assert #include <iostream> /// for I/O operation #include <vector> /// for vector container /** @brief Backtracking algorithms @namespace backtracking / namespace backtracking { /* @brief generate_parentheses class */ class generate_parentheses { private: std::vectorstd::string res; ///< Contains all possible valid patterns void makeStrings(std::string str, int n, int closed, int open); public: std::vectorstd::string generate(int n); }; /** @brief function that adds parenthesis to the string. @param str string build during backtracking @param n number of pairs of parentheses @param closed number of closed parentheses @param open number of open parentheses */ void generate_parentheses::makeStrings(std::string str, int n, int closed, int open) { if (closed > open) // We can never have more closed than open return; if ((str.length() == 2 * n) && (closed != open)) { // closed and open must be the same return; } if (str.length() == 2 * n) { res.push_back(str); return; } makeStrings(str + ')', n, closed + 1, open); makeStrings(str + '(', n, closed, open + 1); } /** @brief wrapper interface @param n number of pairs of parentheses @return all well-formed pattern of parentheses */ std::vectorstd::string generate_parentheses::generate(int n) { backtracking::generate_parentheses::res.clear(); std::string str = “(”; generate_parentheses::makeStrings(str, n, 0, 1); return res; } } // namespace backtracking /** @brief Self-test implementations @returns void */ static void test() { int n = 0; std::vectorstd::string patterns; backtracking::generate_parentheses p; n = 1; patterns = {{“()”}}; assert(p.generate(n) == patterns); n = 3; patterns = {{“()()()”}, {“()(())”}, {“(())()”}, {“(()())”}, {“((()))”}}; assert(p.generate(n) == patterns); n = 4; patterns = {{“()()()()”}, {“()()(())”}, {“()(())()”}, {“()(()())”}, {“()((()))”}, {“(())()()”}, {“(())(())”}, {“(()())()”}, {“(()()())”}, {“(()(()))”}, {“((()))()”}, {“((())())”}, {“((()()))”}, {“(((())))”}}; assert(p.generate(n) == patterns); std::cout << “All tests passed\n”; } /** @brief Main function @returns 0 on exit */ int main() { test(); // run self-test implementations return 0; } 在这段代码的基础上为C++初学者出几个练习题?
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03-08
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