20. 有效的括号
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
进入正题
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。
一些同学，在面试中看到这种题目上来就开始写代码，然后就越写越乱。
建议在写代码之前要分析好有哪几种不匹配的情况，如果不在动手之前分析好，写出的代码也会有很多问题。
先来分析一下 这里有三种不匹配的情况，
- 第一种情况，字符串里左方向的括号多余了 ，所以不匹配
- 第二种情况，括号没有多余，但是 括号的类型没有匹配上
- 第三种情况，字符串里右方向的括号多余了，所以不匹配
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！
class Solution {
public boolean isValid(String s) {
Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char ch = s.charAt(i);
// 关键点,匹配到左括号时右括号入栈,方便匹配
if (ch == '(')
stack.push(')');
else if (ch == '[')
stack.push(']');
else if (ch == '{')
stack.push('}');
else if (stack.isEmpty() || stack.peek() != ch)
return false;
else
stack.pop();
}
return stack.isEmpty();
}
}
注释: 在Java中，Deque（Double Ended Queue）是一个接口，它表示一个双端队列，即队列两端都可以进行元素的插入和删除操作。Deque接口提供了Stack类的所有功能，并且更加灵活，因为它不仅可以作为栈（先进后出），还可以作为队列（先进先出）。
Stack类是Vector的子类，它实现了基本的后进先出（LIFO）堆栈。虽然Stack类在Java中提供了对栈的基本操作的支持，但是从Java 1.2版本开始，官方文档推荐使用Deque接口及其实现类来代替Stack类，以获得更好的性能和更多的灵活性。
因此，Deque接口可以被用来模拟栈的行为，实现了栈的所有功能，并且在Java中更推荐使用Deque来代替Stack。
1047. 删除字符串中的所有相邻重复项
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。
正题
本题要删除相邻相同元素，相对于20. 有效的括号 (opens new window)来说其实也是匹配问题，20. 有效的括号 是匹配左右括号，本题是匹配相邻元素，最后都是做消除的操作。
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。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。
class Solution {
public String removeDuplicates(String s) {
Deque<Character> stack = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
char ch = s.charAt(i);
if (stack.isEmpty())
stack.push(ch);
else if (stack.peek() == ch) {
while (!stack.isEmpty() && stack.peek() == ch)
stack.pop();
} else
stack.push(ch);
}
String res = "";
while (!stack.isEmpty())
res = stack.pop() + res;
return res;
}
}
注释: 在 Java 中，String 类是不可变的，这意味着一旦创建了一个 String 对象，它的内容就不能被修改。每当对 String 进行修改时，实际上是创建了一个新的 String 对象。
- 在大量字符串拼接的情况下，使用
StringBuilder通常比直接使用String效率更高。这是因为StringBuilder可以修改同一个对象而不需要创建新的对象，而String在每次修改时都会创建一个新的对象。 - 但是在只涉及少量拼接操作或者只涉及一次拼接操作时，性能差异可能不太明显。
150. 逆波兰表达式求值
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。
正题
在上一篇文章中1047.删除字符串中的所有相邻重复项 (opens new window)提到了 递归就是用栈来实现的。
所以栈与递归之间在某种程度上是可以转换的！ 这一点我们在后续讲解二叉树的时候，会更详细的讲解到。
那么来看一下本题，其实逆波兰表达式相当于是二叉树中的后序遍历。 大家可以把运算符作为中间节点，按照后序遍历的规则画出一个二叉树。
但我们没有必要从二叉树的角度去解决这个问题，只要知道逆波兰表达式是用后序遍历的方式把二叉树序列化了，就可以了。
在进一步看，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。
题外话
我们习惯看到的表达式都是中缀表达式，因为符合我们的习惯，但是中缀表达式对于计算机来说就不是很友好了。
例如：4 + 13 / 5，这就是中缀表达式，计算机从左到右去扫描的话，扫到13，还要判断13后面是什么运算符，还要比较一下优先级，然后13还和后面的5做运算，做完运算之后，还要向前回退到 4 的位置，继续做加法，你说麻不麻烦！
那么将中缀表达式，转化为后缀表达式之后：[“4”, “13”, “5”, “/”, “+”] ，就不一样了，计算机可以利用栈来顺序处理，不需要考虑优先级了。也不用回退了， 所以后缀表达式对计算机来说是非常友好的。
可以说本题不仅仅是一道好题，也展现出计算机的思考方式。
在1970年代和1980年代，惠普在其所有台式和手持式计算器中都使用了RPN（后缀表达式），直到2020年代仍在某些模型中使用了RPN。
class Solution {
// 注意tokens是字符串数组而不是字符数组
public int evalRPN(String[] tokens) {
Deque<Integer> stack = new LinkedList<>();
// 遍历字符串数组中的字符串
for(String s : tokens) {
// 注意如何判断两个字符串是否相等
if(s.equals("+")) stack.push(stack.pop() + stack.pop());
else if(s.equals("-")) {
int a = stack.pop();
int b = stack.pop();
stack.push(b - a);
}
else if(s.equals("*")) stack.push(stack.pop() * stack.pop());
else if(s.equals("/")) {
int a = stack.pop();
int b = stack.pop();
stack.push(b / a);
}
// 在Java中，可以使用Integer.parseInt()方法将字符串转换为整数。如果字符串无法被解析为有效的整数，则会抛出NumberFormatException异常。
else stack.push(Integer.parseInt(s));
}
return stack.peek();
}
}