[LeetCode] 32. Longest Valid Parentheses 最長(zhǎng)有效括號(hào)

Given a string containing just the characters '(' and ')', find the length of the longest valid (well-formed) parentheses substring.

Example 1:

Input: "(()"
Output: 2
Explanation: The longest valid parentheses substring is "()"

Example 2:

Input: ")()())"
Output: 4
Explanation: The longest valid parentheses substring is "()()"

這道求最長(zhǎng)有效括號(hào)比之前那道 Valid Parentheses 難度要大一些，這里還是借助棧來(lái)求解，需要定義個(gè) start 變量來(lái)記錄合法括號(hào)串的起始位置，遍歷字符串，如果遇到左括號(hào)，則將當(dāng)前下標(biāo)壓入棧，如果遇到右括號(hào)，如果當(dāng)前棧為空，則將下一個(gè)坐標(biāo)位置記錄到 start，如果棧不為空，則將棧頂元素取出，此時(shí)若棧為空，則更新結(jié)果和 i - start + 1 中的較大值，否則更新結(jié)果和 i - st.top() 中的較大值，參見(jiàn)代碼如下：

解法一：

class Solution {
public:
    int longestValidParentheses(string s) {
        int res = 0, start = 0, n = s.size();
        stack<int> st;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (s[i] == '(') st.push(i);
            else if (s[i] == ')') {
                if (st.empty()) start = i + 1;
                else {
                    st.pop();
                    res = st.empty() ? max(res, i - start + 1) : max(res, i - st.top());
                }
            }
        }
        return res;
    }
};

還有一種利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃 Dynamic Programming 的解法。這里使用一個(gè)一維 dp 數(shù)組，其中 dp[i] 表示以 s[i-1] 結(jié)尾的最長(zhǎng)有效括號(hào)長(zhǎng)度（注意這里沒(méi)有對(duì)應(yīng) s[i]，是為了避免取 dp[i-1] 時(shí)越界從而讓 dp 數(shù)組的長(zhǎng)度加了1），s[i-1] 此時(shí)必須是有效括號(hào)的一部分，那么只要 dp[i] 為正數(shù)的話，說(shuō)明 s[i-1] 一定是右括號(hào)，因?yàn)橛行Юㄌ?hào)必須是閉合的。當(dāng)括號(hào)有重合時(shí)，比如 "(())"，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)右括號(hào)相連，此時(shí)更新最外邊的右括號(hào)的 dp[i] 時(shí)是需要前一個(gè)右括號(hào)的值 dp[i-1]，因?yàn)榧偃?dp[i-1] 為正數(shù)，說(shuō)明此位置往前 dp[i-1] 個(gè)字符組成的子串都是合法的子串，需要再看前面一個(gè)位置，假如是左括號(hào)，說(shuō)明在 dp[i-1] 的基礎(chǔ)上又增加了一個(gè)合法的括號(hào)，所以長(zhǎng)度加上2。但此時(shí)還可能出現(xiàn)的情況是，前面的左括號(hào)前面還有合法括號(hào)，比如 "()(())"，此時(shí)更新最后面的右括號(hào)的時(shí)候，知道第二個(gè)右括號(hào)的 dp 值是2，那么最后一個(gè)右括號(hào)的 dp 值不僅是第二個(gè)括號(hào)的 dp 值再加2，還可以連到第一個(gè)右括號(hào)的 dp 值，整個(gè)最長(zhǎng)的有效括號(hào)長(zhǎng)度是6。所以在更新當(dāng)前右括號(hào)的 dp 值時(shí)，首先要計(jì)算出第一個(gè)右括號(hào)的位置，通過(guò) i-3-dp[i-1] 來(lái)獲得，由于這里定義的 dp[i] 對(duì)應(yīng)的是字符 s[i-1]，所以需要再加1，變成 j = i-2-dp[i-1]，這樣若當(dāng)前字符 s[i-1] 是左括號(hào)，或者j小于0（說(shuō)明沒(méi)有對(duì)應(yīng)的左括號(hào)），或者 s[j] 是右括號(hào)，此時(shí)將 dp[i] 重置為0，否則就用 dp[i-1] + 2 + dp[j] 來(lái)更新 dp[i]。這里由于進(jìn)行了 padding，可能對(duì)應(yīng)關(guān)系會(huì)比較暈，大家可以自行帶個(gè)例子一步一步執(zhí)行，應(yīng)該是不難理解的，參見(jiàn)代碼如下：

解法二：

class Solution {
public:
    int longestValidParentheses(string s) {
        int res = 0, n = s.size();
        vector<int> dp(n + 1);
        for (int i = 1; i <= n; ++i) {
            int j = i - 2 - dp[i - 1];
            if (s[i - 1] == '(' || j < 0 || s[j] == ')') {
                dp[i] = 0;
            } else {
                dp[i] = dp[i - 1] + 2 + dp[j];
                res = max(res, dp[i]);
            }
        }
        return res;
    }
};

此題還有一種不用額外空間的解法，使用了兩個(gè)變量 left 和 right，分別用來(lái)記錄到當(dāng)前位置時(shí)左括號(hào)和右括號(hào)的出現(xiàn)次數(shù)，當(dāng)遇到左括號(hào)時(shí)，left 自增1，右括號(hào)時(shí) right 自增1。對(duì)于最長(zhǎng)有效的括號(hào)的子串，一定是左括號(hào)等于右括號(hào)的情況，此時(shí)就可以更新結(jié)果 res 了，一旦右括號(hào)數(shù)量超過(guò)左括號(hào)數(shù)量了，說(shuō)明當(dāng)前位置不能組成合法括號(hào)子串，left 和 right 重置為0。但是對(duì)于這種情況 "(()" 時(shí)，在遍歷結(jié)束時(shí)左右子括號(hào)數(shù)都不相等，此時(shí)沒(méi)法更新結(jié)果 res，但其實(shí)正確答案是2，怎么處理這種情況呢？答案是再反向遍歷一遍，采取類似的機(jī)制，稍有不同的是此時(shí)若 left 大于 right 了，則重置0，這樣就可以 cover 所有的情況了，參見(jiàn)代碼如下：

解法三：

class Solution {
public:
    int longestValidParentheses(string s) {
        int res = 0, left = 0, right = 0, n = s.size();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            (s[i] == '(') ? ++left : ++right;
            if (left == right) res = max(res, 2 * right);
            else if (right > left) left = right = 0;
        }
        left = right = 0;
        for (int i = n - 1; i >= 0; --i) {
            (s[i] == '(') ? ++left : ++right;
            if (left == right) res = max(res, 2 * left);
            else if (left > right) left = right = 0;
        }
        return res;
    }
};

到此這篇關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)LeetCode(32.最長(zhǎng)有效括號(hào))的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)有效括號(hào)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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