題目：
括號匹配，就是給定的字符串中，只有"{ 、}、 [、 ] (、)"這幾種字符，其中有效字符串需滿足：
- 左括號必須用相同類型的右括號閉合。
- 左括號必須以正確的順序閉合。
- 空字符串也是有效字符串。
分析：
這個題目最早接觸是在大學本科課程數據結構中接觸到的，而它正是棧的一種應用，所以可以借助於棧來解決。
首先第一種比較通用的解法，借助棧，主要算法思想是：
1.遍歷字符串;
2.如果遇到的字符屬於左括號范疇則入棧;
3.如果碰到的是右括號范疇，則有以下三種情況
（1）如果此時棧為空，說明沒有與之匹配的左括號，所以不是有效串;
（2）如果此時的這個右括號與棧的棧頂元素不匹配，說明不是有效串;
（3）如果此時這個右括號與棧頂元素匹配了，則繼續向下運行
實現的代碼如下：
public boolean isValid(String s) { if (s.length() == 0) return true; if (s.length() == 1) return false; Stack<Character> stack = new Stack<>(); char[] chars = s.toCharArray(); for (char aChar : chars) { if (aChar == '(' || aChar == '[' || aChar == '{') stack.push(aChar); if (stack.isEmpty() && (aChar == ')'||aChar=='}'||aChar==']')) return false; if ((aChar == ')'||aChar=='}'||aChar==']')){ char temp = stack.pop(); switch (aChar){ case ')' : if (temp != '(') return false; break; case '}': if (temp != '{') return false; break; case ']': if (temp != '[') return false; break; } } } if (stack.isEmpty()) return true; else return false; }
其實還可以對上面的程序進行優化，首先分析題目，一個有效串其長度必然是2的倍數，所以對2進行取模運算一定為0,通過這個方法我們可以快速的過濾掉許多字符串長度為奇數的串，因為它們肯定不是有效串。通過對以上的代碼進行簡化，如下所示：
public boolean isValid(String s) { if (s.length() % 2 !=0) return false; if (s.length() == 0) return true; Stack<Character> stack = new Stack<>(); for (int i = 0;i < s.length();i ++){ char c = s.charAt(i); switch (c){ case '{': case '[': case '(': stack.push(c); break; case '}': case ')': case ']': { if (!stack.empty()){ char left_c = stack.pop(); if ((c=='}'&&left_c!='{')||(c==')'&&left_c!='(')||(c==']'&&left_c!='[')) return false; } } } } return stack.empty(); }
一定要注意switch語句的注意使用，其中case語句下如果沒有break，那么程序會順着向下執行其他case語句中的程序。
第二種解法，也是棧的思想，但是並沒有使用真正的棧，而是借用一個字符數組模擬棧來使用，出棧與進棧都是通過索引值的變化來實現的，代碼如下：
public boolean isValid_2(String s) { char[] chs = new char[s.length()]; int index = 0; for(char c : s.toCharArray()){ if( c != ')' && c != '}' && c != ']' ){ chs[index++] = c; }else if(index == 0){ return false; }else if( c == ')' && chs[index-1] == '('){ index--; }else if( c == '}' && chs[index-1] == '{'){ index--; }else if( c == ']' && chs[index-1] == '['){ index--; }else{ return false; } } return index == 0; }
第三種解法，則利用了一些比較高級的特性，即通過哈系表(HashMap)和集合(List)，首先以左括號為key、右括號為value的形式存入三種括號，然后以"?"代替空字符串的含義。具體過程如下：
1.預先判斷字符串是否大於0同時第一個字符是否為map中的key，即是否屬於左括號，如果不是則返回false;
2.初始化一個鏈表作為棧，因為該程序插入和刪除多，所以使用LinkedList更快，先存入一個值"?";
3.逐個遍歷要字符串中的每個字符，然后判斷當前字符是否屬於map中的key，如果屬於則加入集合
4.第三步的字符如果不屬於map中的key，即不是左括號同時也不是"?"，則將list集合的最后一個元素取出（相當於棧頂元素）作為map的key以此來提取出對應的value
5.比較value和當前字符是否相同，如果不同則返回false，否則程序繼續運行。
6.最后集合中如果元素個數為1,則說明是有效串，否則返回false。
綜合來看，還是相當於借助了棧的思想，感覺這個程序做法很獨特，但是又顯得多次一舉，因為明明簡單的if結構就能完成，非得用點哈希表等結構，不過這也幫助我們拓寬了解題的思維。代碼如下：
private static final Map<Character,Character> map = new HashMap<Character,Character>(){{ put('{','}'); put('[',']'); put('(',')'); put('?','?'); }}; public boolean isValid3(String s) { if(s.length() > 0 && !map.containsKey(s.charAt(0))) return false; LinkedList<Character> stack = new LinkedList<Character>() {{ add('?'); }}; for(Character c : s.toCharArray()){ if(map.containsKey(c)) stack.addLast(c); else if(map.get(stack.removeLast()) != c) return false; } return stack.size() == 1; } public static void main(String[] args){ Tip020 t = new Tip020(); String s = ""; if (t.isValid_2(s)) System.out.println(s+" 匹配成功！"); else System.out.println("匹配失敗"); }