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Java:有效括号字符串验证器

时间:2024-09-01 17:57:02浏览次数:11  
标签:false isValid solution 括号 字符串 Java stack

Java实现的有效括号字符串验证器

引言

在编程中,经常需要验证一组字符串中的括号是否正确配对。例如,检查一段代码或表达式中的圆括号、方括号和花括号是否成对出现。这类问题不仅在编程语言解析器中非常重要,也是许多软件开发场景中的基础需求。本文将介绍一种基于Java语言实现的有效括号字符串验证器,并通过JUnit框架对其进行测试。

问题描述

给定一个只包含 '(', ')', '{', '}', '[', ']' 的字符串 s,编写一个函数来检验字符串中的括号是否有效。有效的括号字符串需满足:

  1. 开闭括号必须以正确的顺序出现。
  2. 每个开括号必须有相应闭括号。
  3. 每个闭括号必须有相应开括号。

设计思路

为了解决这个问题,我们可以使用栈的数据结构来追踪每个开括号。当我们遇到一个开括号时,就将其压入栈中;当我们遇到一个闭括号时,就需要检查栈顶的开括号是否与之匹配。如果不匹配或栈为空,则字符串无效。如果遍历完成后栈为空,则说明所有的括号都正确配对。

实现代码

以下是使用Java语言实现的有效括号字符串验证器的代码:

import java.util.Stack;

public class Solution {
    public boolean isValid(String s) {
        Stack<Character> stack = new Stack<>();
        
        for (char c : s.toCharArray()) {
            switch (c) {
                case '(':
                case '[':
                case '{':
                    stack.push(c);
                    break;
                case ')':
                    if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '(') return false;
                    break;
                case ']':
                    if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '[') return false;
                    break;
                case '}':
                    if (stack.isEmpty() || stack.pop() != '{') return false;
                    break;
                default:
                    // 忽略非括号字符
                    break;
            }
        }
        
        return stack.isEmpty();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        System.out.println(solution.isValid("()[]{}")); // 应该输出 true
        System.out.println(solution.isValid("(]"));     // 应该输出 false
        System.out.println(solution.isValid("([)]"));   // 应该输出 false
        System.out.println(solution.isValid("{[]}"));   // 应该输出 true
    }
}

代码解释

  1. 初始化栈:使用Stack类创建一个空栈。
  2. 遍历字符串:将字符串转换为字符数组,并遍历每个字符。
  3. 入栈:遇到开括号时,将其压入栈中。
  4. 匹配并出栈:遇到闭括号时,检查栈是否为空,如果为空或栈顶元素与当前闭括号不匹配,则返回false;否则弹出栈顶元素。
  5. 返回结果:如果栈为空,则所有括号都已正确配对,返回true;否则返回false
单元测试

为了确保代码的正确性和健壮性,我们可以使用JUnit框架编写测试用例:

import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;

public class SolutionTest {
    private Solution solution = new Solution();

    @Test
    public void testIsValid() {
        assertTrue(solution.isValid("()"));
        assertTrue(solution.isValid("()[]{}"));
        assertFalse(solution.isValid("(]"));
        assertFalse(solution.isValid("([)]"));
        assertTrue(solution.isValid("{[]}"));
    }
}
import java.util.Stack;

public class Solution {
    /**
     * 检查字符串中的括号是否有效配对。
     *
     * @param s 输入的字符串,只包含'(',')','[',']','{','}'。
     * @return 如果字符串中的括号有效配对,返回true;否则返回false。
     */
    public boolean isValid(String s) {
        char[] parentheses = {'(', ')', '[', ']', '{', '}'};
        int i = 0;
        char c;
        int[] sum = {0, 0, 0}; // 用于记录每种括号的数量
        Stack<Integer> top = new Stack<>(); // 用于存放遇到的开括号
        
        // 遍历字符串中的每个字符
        while (i < s.length) {
            c = s.charAt(i);
            // 检查字符是否为开括号
            for (int j = 0; j <= 2; j++) {
                if (c == parentheses[j]) {
                    top.push(j); // 将对应的索引值推入栈
                    sum[j]++; // 记录开括号数量增加
                } else if (c == parentheses[j + 3]) {
                    // 检查字符是否为闭括号
                    if (top.size() == 0 || top.peek() != j) {
                        // 栈为空或栈顶的开括号与当前闭括号不匹配,返回false
                        return false;
                    }
                    top.pop(); // 弹出栈顶的开括号
                    sum[j]--; // 记录开括号数量减少
                }
                // 如果既不是开括号也不是闭括号,则忽略
            }
            i++;
        }
        
        // 遍历完成之后检查每种括号的数量是否为0
        for (int j = 0; j <= 2; j++) {
            if (sum[j] != 0) {
                // 如果有任何一种括号数量不为0,说明有未配对的括号,返回false
                return false;
            }
        }
        
        // 如果所有括号都正确配对,返回true
        return true;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        System.out.println(solution.isValid("()[]{}")); // 应该输出 true
        System.out.println(solution.isValid("(]"));     // 应该输出 false
        System.out.println(solution.isValid("([)]"));   // 应该输出 false
        System.out.println(solution.isValid("{[]}"));   // 应该输出 true
    }
}

代码解释

  1. 初始化变量

    • parentheses 数组存储了所有可能的括号字符。
    • sum 数组用于记录每种类型括号的数量。
    • top 栈用于存放遇到的开括号的索引值。
  2. 遍历字符串

    • 使用 while 循环遍历字符串中的每个字符。
    • 使用内部 for 循环检查字符是否为开括号或闭括号。
  3. 处理开括号

    • 如果字符是开括号,将其对应的索引值推入栈,并在 sum 数组中对应位置增加计数。
  4. 处理闭括号

    • 如果字符是闭括号,检查栈是否为空或栈顶的开括号是否与之匹配。
    • 如果不匹配或栈为空,则返回 false
    • 否则,弹出栈顶的开括号,并在 sum 数组中对应位置减少计数。
  5. 检查括号数量

    • 在遍历完成后,检查每种括号的数量是否为零。
    • 如果有任何一种括号数量不为零,则返回 false
  6. 返回结果

    • 如果所有括号都正确配对,返回 true

结论

通过上述方法,我们成功实现了一个简单而高效的括号字符串验证器。该验证器利用栈的先进后出特性,有效地解决了括号配对问题。此外,通过JUnit测试框架,我们还确保了代码的质量和可靠性。这对于软件开发中的各种应用场景都是非常有用的。
有效括号

标签:false,isValid,solution,括号,字符串,Java,stack
From: https://blog.csdn.net/m0_67187271/article/details/141782032

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