【算法】Java 中栈的使用

栈是一种重要的数据结构，满足后进先出，是面试中会重点考察的内容。下面通过例题来学习栈的使用。

1.力扣20.有效的括号^[1]

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。

示例 1：
输入：s = “()”
输出：true

示例 2：
输入：s = “()[]{}”
输出：true

示例 3：
输入：s = “(]”
输出：false

括号匹配的过程中，后遇到的左括号要先匹配，满足后进先出，因此可以用栈来解决。

public boolean isValid(String s) {Deque<Character> stack = new LinkedList<>();for (char c : s.toCharArray()) {if (c == '(') stack.push(')');else if (c == '[') stack.push(']');else if (c == '{') stack.push('}');else {if (stack.isEmpty() || c != stack.pop()) return false;}}return stack.isEmpty();
}

2.力扣32. 最长有效括号^[2]

给你一个只包含 ‘(’ 和 ‘)’ 的字符串，找出最长有效（格式正确且连续）括号子串的长度。

示例 1：
输入：s = “(()”
输出：2
解释：最长有效括号子串是 “()”

示例 2：
输入：s = “)()())”
输出：4
解释：最长有效括号子串是 “()()”

示例 3：
输入：s = “”
输出：0

和上一题类似，后遇到的左括号要先匹配，满足后进先出，因此可以用栈来解决。不同的是本题要找最大的可以匹配的长度，因此可以将 push 的对象从括号换成下标便于计算长度。

public int longestValidParentheses(String s) {int ans = 0;LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<>();// 初始化放入 -1，第一次匹配时使用// 例如"()"，那么右括号下标是 1，1-(-1)=2// 因此栈中的数字表示上一个没有匹配的坐标，例如最开始没有匹配的坐标是-1stack.push(-1);for (int i = 0; i < s.length(); i++) {if (s.charAt(i) == '(') {stack.push(i);  // 将右括号的下标放入队列} else {  // 遇到右括号stack.pop();    // 弹出一个左括号与之进行匹配，下面讨论是否匹配if (stack.isEmpty()) {  // 为空说明没有匹配，因为栈中的数字表示上一个没有匹配的坐标，却全部被弹出了stack.push(i); // 不匹配之后将新的不匹配的下标入栈，作为新的起点} else {   // 不为空才是真正匹配了ans = Math.max(ans, i - stack.peek());    // 更新答案}}}return ans;
}

凡是需要先进先出的题目，都可以考虑使用栈来实现。在 Java 中，最好使用 LinkedList 来实现栈的功能而不是 Stack。今天的讲解就到这里。下一篇将对队列进行讲解。
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Reference

[1]力扣20.有效的括号：https://leetcode-cn.com/problems/valid-parentheses

[2]力扣32. 最长有效括号：https://leetcode-cn.com/problems/longest-valid-parentheses