20_有效的括号
【问题描述】
给定一个只包括 '('，')'，'{'，'}'，'['，']' 的字符串 s ，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。
- 每个右括号都有一个对应的相同类型的左括号。
示例一：
输入：s = "()"
输出：true示例二：
输入：s = "()[]{}"
输出：true示例三：
输入：s = "(]"
输出：false示例四：
输入：s = "([])"
输出：true
提示：
1 <= s.length <= 104s仅由括号'()[]{}'组成
【算法设计思想】
在解决本题时，我们要使用一种类似于键值对的数据结构，要确保左右括号的对应关系。在Python中我们可以直接使用内置的字典数据类型，在Java中我们可以使用HashMap类，在C++中我们可以使用STL中的unordered_map来实现，在什么都没有的C语言中我们可以直接自己定义一个pairs函数用来实现这种对应关系。然后我们依次遍历给定的字符串s，如果碰到了左括号，那么我们把它加入到栈中，如果碰到了右括号，那么我们调用这种对应关系，然后判断栈顶的元素和其是否匹配，如果匹配，那么我们继续遍历，只要有一个不匹配，那么我们直接返回false即可。最后我们看一下栈是否为空，即可得出结论。
注意：
- Java中和C++中各种数据结构的调用
【算法描述】
Python：
class Solution:def isValid(self, s: str) -> bool:# 定义括号对应关系的字典，右括号为键，左括号为值brackets = {')': '(', ']': '[', '}': '{'}# 初始化一个空栈，用于存放左括号stack = []# 遍历字符串中的每个字符for char in s:# 如果字符是左括号，将其压入栈中if char in brackets.values():stack.append(char)# 如果字符是右括号，检查匹配情况elif char in brackets:# 当栈为空或栈顶元素不匹配当前右括号时，返回Falseif not stack or brackets[char] != stack[-1]:return False# 如果栈顶元素匹配当前右括号，弹出栈顶元素stack.pop()# 遍历结束后，检查栈是否为空# 如果栈为空，说明所有括号成功匹配；否则返回Falsereturn not stackC++:
class Solution {
public:bool isValid(const std::string& s) {// 定义括号对应关系的 unordered_map，右括号为键，左括号为值std::unordered_map<char, char> brackets = {{')', '('}, // 右括号 ')' 对应左括号 '('{']', '['}, // 右括号 ']' 对应左括号 '['{'}', '{'} // 右括号 '}' 对应左括号 '{'};// 初始化一个空栈，用于存放左括号std::stack<char> stack;// 遍历字符串中的每个字符for (char elem : s) {// 如果字符是左括号，将其压入栈中if (elem == '(' || elem == '[' || elem == '{') {stack.push(elem);}// 如果字符是右括号，检查匹配情况else if (brackets.count(elem)) {// 当栈为空或栈顶元素不匹配当前右括号时，返回 falseif (stack.empty() || stack.top() != brackets[elem]) {return false;}// 如果栈顶元素匹配当前右括号，弹出栈顶元素stack.pop();}// 如果字符既不是左括号也不是右括号，返回 false（可以选择忽略或处理非法字符）else {return false;}}// 遍历结束后，检查栈是否为空// 如果栈为空，说明所有括号成功匹配；否则返回 falsereturn stack.empty();}
};Java：
class Solution {public boolean isValid(String s) {// 获取字符串的长度int n = s.length();// 如果长度是奇数，括号不可能成对匹配，直接返回 falseif (n % 2 == 1) {return false;}// 定义一个 HashMap 来存储括号的配对关系// 右括号为键，左括号为值Map<Character, Character> pairs = new HashMap<Character, Character>() {{put(')', '('); // 右括号 ')' 对应左括号 '('put('}', '{'); // 右括号 '}' 对应左括号 '{'put(']', '['); // 右括号 ']' 对应左括号 '['}};// 初始化一个空栈，用于存放左括号Deque<Character> stack = new LinkedList<Character>();// 遍历字符串中的每个字符for (int i = 0; i < n; i++) {char ch = s.charAt(i);// 如果字符是右括号，检查是否有匹配的左括号if (pairs.containsKey(ch)) {// 如果栈为空，或栈顶的左括号不匹配当前的右括号，返回 falseif (stack.isEmpty() || stack.peek() != pairs.get(ch)) {return false;}// 如果栈顶元素匹配当前右括号，弹出栈顶元素stack.pop();} // 如果字符是左括号，将其压入栈中else {stack.push(ch);}}// 遍历结束后，检查栈是否为空// 如果栈为空，说明所有的括号都成功匹配；否则返回 falsereturn stack.isEmpty();}
}
C：
/*** 根据给定的右括号字符返回对应的左括号字符。* @param ch 一个右括号字符。* @return 对应的左括号字符，如果不存在则返回0。*/
char pairs(char ch)
{if (ch == ')')return '(';if (ch == ']')return '[';if (ch == '}')return '{';return 0;
}/*** 检查给定的字符串中的括号是否正确匹配。* @param s 包含括号的字符串。* @return 如果括号正确匹配，则返回true；否则返回false。*/
bool isValid(char *s)
{int n = strlen(s);// 如果字符串长度为奇数，则括号无法完全匹配if (n % 2 == 1){return 0;}char stack[n + 1];int top = 0;for (int i = 0; i < n; i++){char ch = pairs(s[i]);if (ch){// 如果当前字符是右括号，检查它是否与栈顶的左括号匹配if (top == 0 || stack[top - 1] != ch){return 0;}top--;}else{// 如果当前字符是左括号，将其压入栈顶stack[top++] = s[i];}}// 如果栈为空，说明所有括号都正确匹配return top == 0;
}
