代码随想录算法训练营第十一天 |20.有效的括号， 1047.删除字符串中的所有相邻重复项，150.逆波兰表达式求值（已补上）

20.有效的序号（已看视频）【重点】

1、题目链接：力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

2、文章讲解：代码随想录

3、视频讲解： 栈的拿手好戏！| LeetCode：20. 有效的括号_哔哩哔哩_bilibili

4、题目：

给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串，判断字符串是否有效。

有效字符串需满足：

• 左括号必须用相同类型的右括号闭合。
• 左括号必须以正确的顺序闭合。
• 注意空字符串可被认为是有效字符串。

示例 1:

• 输入: "()"
• 输出: true

示例 2:

• 输入: "()[]{}"
• 输出: true

示例 3:

• 输入: "(]"
• 输出: false

示例 4:

• 输入: "([)]"
• 输出: false

示例 5:

• 输入: "{[]}"
• 输出: true

5、思路：

括号匹配是使用栈解决的经典问题

由于栈结构的特殊性，非常适合做对称匹配类的题目。

首先要弄清楚，字符串里的括号不匹配有几种情况。

先来分析一下 这里有三种不匹配的情况，

1. 第一种情况，字符串里左方向的括号多余了 ，所以不匹配。

   

2. 第二种情况，括号没有多余，但是 括号的类型没有匹配上。

1. 第三种情况，字符串里右方向的括号多余了，所以不匹配。

   

我们的代码只要覆盖了这三种不匹配的情况，就不会出问题，可以看出 动手之前分析好题目的重要性。

动画如下：

第一种情况：已经遍历完了字符串，但是栈不为空，说明有相应的左括号没有右括号来匹配，所以return false

第二种情况：遍历字符串匹配的过程中，发现栈里没有要匹配的字符。所以return false

第三种情况：遍历字符串匹配的过程中，栈已经为空了，没有匹配的字符了，说明右括号没有找到对应的左括号return false

那么什么时候说明左括号和右括号全都匹配了呢，就是字符串遍历完之后，栈是空的，就说明全都匹配了。

分析完之后，代码其实就比较好写了，

但还有一些技巧，在匹配左括号的时候，右括号先入栈，就只需要比较当前元素和栈顶相不相等就可以了，比左括号先入栈代码实现要简单的多了！

• 时间复杂度: O(n)
• 空间复杂度: O(n)

class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        /***
         * Deque<Character> deque = new ArrayDeque<>();
         * 1、Deque<Character>：这是泛型声明，表示deque将是一个能够存储Character类型元素的双端队列。
         * Deque接口提供了在两端插入和删除元素的能力（即可以从头部或尾部添加或移除元素）。
         * 2、deque：这是定义的变量名，用于引用即将创建的ArrayDeque对象。
         * 3、new ArrayDeque<>()：这是用来创建一个ArrayDeque实例的构造函数调用。
         * ArrayDeque是Java集合框架中的一个类，它实现了Deque接口，提供了一个高效且动态增长的数据结构来实现双端队列的功能。
         * 这里的“<>”为空，意味着创建的是一个可以存储任何Character对象的无界ArrayDeque。
         * 如果需要限制容量大小，可以在尖括号中指定初始容量，如new ArrayDeque<>(10)。
         * 4、所以，整个语句的作用就是创建了一个可动态扩展、能从两端进行插入和删除操作的Character类型元素的双端队列。
        */
        Deque<Character> deque = new ArrayDeque<>();
        char ch;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            ch = s.charAt(i);
            // 碰到左括号，添加右括号
            if (ch == '(') {
                deque.push(')');
            } else if (ch == '{') {
                deque.push('}');
            } else if (ch == '[') {
                deque.push(']');
            } else if (deque.isEmpty() || deque.peek() != ch) {
                // 判断第二种和第三种情况，匹配不上和右边多余括号
                return false;
            } else {
                deque.pop();
            }
        }
        // 判断第一种情况，左边多余的括号
        return deque.isEmpty();
    }
}

1047.删除字符串中的所有相邻重复项

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3、视频讲解：

栈的好戏还要继续！| LeetCode：1047. 删除字符串中的所有相邻重复项_哔哩哔哩_bilibili

4、题目：

给出由小写字母组成的字符串 S，重复项删除操作会选择两个相邻且相同的字母，并删除它们。

在 S 上反复执行重复项删除操作，直到无法继续删除。

在完成所有重复项删除操作后返回最终的字符串。答案保证唯一。

示例：

• 输入："abbaca"
• 输出："ca"
• 解释：例如，在 "abbaca" 中，我们可以删除 "bb" 由于两字母相邻且相同，这是此时唯一可以执行删除操作的重复项。之后我们得到字符串 "aaca"，其中又只有 "aa" 可以执行重复项删除操作，所以最后的字符串为 "ca"。

提示：

• 1 <= S.length <= 20000
• S 仅由小写英文字母组成。

5、思路：

本题也是用栈来解决的经典题目。

那么栈里应该放的是什么元素呢？

我们在删除相邻重复项的时候，其实就是要知道当前遍历的这个元素，我们在前一位是不是遍历过一样数值的元素，那么如何记录前面遍历过的元素呢？

所以就是用栈来存放，那么栈的目的，就是存放遍历过的元素，当遍历当前的这个元素的时候，去栈里看一下我们是不是遍历过相同数值的相邻元素。

然后再去做对应的消除操作。 如动画所示：

从栈中弹出剩余元素，此时是字符串ac，因为从栈里弹出的元素是倒序的，所以再对字符串进行反转一下，就得到了最终的结果。

• 时间复杂度: O(n)
• 空间复杂度: O(n)

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        // ArrayDeque<Character> deque = new ArrayDeque<>();也可以
        Deque<Character> deque = new ArrayDeque<>();
        char ch;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            ch = s.charAt(i);
            // 如果队列为空或者队列的最后一个元素不等于当前字符，那么将当前字符添加到队列的末尾，否则删除队列的最后一个元素
            if (deque.isEmpty() || deque.peek() != ch) {
                deque.push(ch);
            } else {
                // 匹配上了，删除队列的最后一个元素
                deque.pop();
            }
        }
        // 将队列中的元素添加到字符串中
        String sb = "";
        while (!deque.isEmpty()) {
            sb = deque.pop() + sb;
        }
        return sb.toString();
    }
}

150.逆波兰表达式求值

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4、题目：

根据 逆波兰表示法，求表达式的值。

有效的运算符包括 + , - , * , / 。每个运算对象可以是整数，也可以是另一个逆波兰表达式。

说明：

整数除法只保留整数部分。 给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说，表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。

示例 1：

• 输入: ["2", "1", "+", "3", " * "]
• 输出: 9
• 解释: 该算式转化为常见的中缀算术表达式为：((2 + 1) * 3) = 9

示例 2：

• 输入: ["4", "13", "5", "/", "+"]
• 输出: 6
• 解释: 该算式转化为常见的中缀算术表达式为：(4 + (13 / 5)) = 6

示例 3：

• 输入: ["10", "6", "9", "3", "+", "-11", " * ", "/", " * ", "17", "+", "5", "+"]
• 输出: 22
• 解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为：

((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5       
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5       
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5     
= ((10 * 0) + 17) + 5     
= (0 + 17) + 5    
= 17 + 5    
= 22

逆波兰表达式：是一种后缀表达式，所谓后缀就是指运算符写在后面。

平常使用的算式则是一种中缀表达式，如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 ) 。

该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * ) 。

逆波兰表达式主要有以下两个优点：

• 去掉括号后表达式无歧义，上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。
• 适合用栈操作运算：遇到数字则入栈；遇到运算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中。

5、思路：

本题中每一个子表达式要得出一个结果，然后拿这个结果再进行运算，那么这岂不就是一个相邻字符串消除的过程，和1047.删除字符串中的所有相邻重复项(opens new window)中的对对碰游戏是不是就非常像了。

如动画所示：

相信看完动画大家应该知道，这和1047. 删除字符串中的所有相邻重复项(opens new window)是差不错的，只不过本题不要相邻元素做消除了，而是做运算！

class Solution {
    // 遇到数字则入栈；遇到运算符则取出栈顶两个数字进行计算，并将结果压入栈中
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Deque<Integer> deque = new ArrayDeque<>();
        for (String token : tokens) {
            if ("+".equals(token)) {
                int num2 = deque.pop();
                int num1 = deque.pop();
                deque.push(num1 + num2);
            } else if ("-".equals(token)) {
                int num2 = deque.pop();
                int num1 = deque.pop();
                deque.push(num1 - num2);
            } else if ("*".equals(token)) {
                int num2 = deque.pop();
                int num1 = deque.pop();
                deque.push(num1 * num2);
            } else if ("/".equals(token)) {
                int num2 = deque.pop();
                int num1 = deque.pop();
                deque.push(num1 / num2);
            } else {
                deque.push(Integer.parseInt(token));
            }
        }
        return deque.pop();
    }
}