[leetcode Generate Parentheses] 栈的灵活运用

附上原题:



给定n个圆括号,要求生成所有的正确组合形式。何谓正确,就是说一对圆括号必须是两两配对。

记得有一道很经典的题目,数据结构课程中关于栈的应用常常会以这个为例,就是说给定几对括号,怎么判断括号是正确配对的。如果能用到栈就很好办了,对字符串进行遍历,碰到左括号入栈,碰到右括号出栈,当所有的字符串遍历完成后,栈为空则正确配对,反之则不正确,我们的好朋友编译器其实就是这么干的。

那现在问题是不是也能用栈来保证括号配对的正确性呢?我们不妨来试一下。

  1. 首先我们定义一个栈S1,并定义一个字符串变量STR。
  2. 第一次,栈为空,只能将左括号入栈,并且字符串后追加一个左括号。
  3. 接下来栈不为空,那就有两种选择,可以选择继续入栈,也可以选择出栈,又是一个DFS问题😂。如果选择出栈,从S1中将最后一个元素弹出,并在STR上追加一个右括号,这个不难理解。
  4. 最后如果字符串括号对数达到了n,将结果保存。

这里注意一个边界条件,每次入栈的时候,下次递归应该将n - 1,当n = 0的时候,只能选择出栈。

代码如下:

class Solution {
public:
    vector<string> generateParenthesis(int n) {
        stack<char> s;
        vector<string> result;
        string str;
        dfs(s, result, str, n);
        return result;
    }
    
private:
  /*
   * result 保存最终的结果,为了节省资源,可以声明为引用变量
   * s 算法用到的栈,不能将栈声明为引用,否则在递归过程中会对上一层造成干扰
   * str 保存每一种组合
   * n 当前可以继续添加的括号对数
   */
    void dfs(stack<char> s, vector<string> &result, string str, int n) {
        if (!s.empty() || n != 0) {
            if (s.empty()) { //栈为空,只能入栈
                pushParenthesis(s, str);
                dfs(s, result, str, n - 1);
            } else if (n == 0) { //没有可添加的括号,只能出栈
                popParenthesis(s, str);
                dfs(s, result, str, n);
            } else {
               //否则,可以选择入栈或出栈
                pushParenthesis(s, str);
                dfs(s, result, str, n - 1);
               //栈返回后,要将数据还原,切记!
                str = str.substr(0, str.size() - 1);
                s.pop();
                
                popParenthesis(s, str);
                dfs(s, result, str, n);
            }
        } else { //此时,括号对数达到n,将结果保存
            result.push_back(str);
        }
        
    }
    
    void pushParenthesis(stack<char> &s, string &str) {
        s.push('(');
        str += '(';
    }
    
    void popParenthesis(stack<char> &s, string &str) {
        s.pop();
        str += ')';
    }
};
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