python 有效的括号的实现代码示例

关于“Python 有效的括号的实现代码示例”的完整攻略，可以按照以下步骤展开：

问题分析

在开始本题的代码实现之前，我们需要先从问题出发，理清楚本题的需求和限制条件：

• 需求：判断输入的字符串是否有效的括号组合。当字符串满足下面条件之一时，才被认为是有效的括号组合：
• 所有括号必须关闭。
• 括号必须以正确的顺序关闭。
• 限制：输入的字符串只包含 '(', ')', '{', '}', '[' 和 ']' 这些字符，一个输入的字符串最多只包含 10^4 个字符。

解题思路

接下来再来思考解题思路。对于判断字符串是否有效的括号组合，我们可以采用栈（Stack）的数据结构来解决本题。

具体实现思路如下：

• 首先将字符串中的所有左括号都压入栈中；
• 然后，每当遇到一个右括号时，如果栈为空，或者栈顶元素与该右括号不匹配，就说明该字符串不是有效的括号组合，可以停下来直接返回 False 了；
• 如果该右括号可以与栈顶元素匹配成功，就将栈顶元素弹出，然后继续扫描后面的字符，直到遇到下一个右括号。

最后，如果所有的字符都扫描完了，而且栈已经为空，那么就说明该字符串是有效的括号组合，可以返回 True。

根据以上思路，我们可以开发出以下 Python 代码实现：

class Solution:
    def isValid(self, s: str) -> bool:
        stack = []                  # 创建一个空栈
        mapping = {")": "(", "}": "{", "]": "["}  # 映射表，记录右括号与左括号的映射关系
        for char in s:              # 依次扫描输入字符串中的所有括号字符
            if char in mapping:     # 当遇到右括号时，执行如下操作：
                top_element = stack.pop() if stack else '#'  # 弹出栈顶元素，如果栈为空则替换为 '#'
                if mapping[char] != top_element:             # 如果栈顶元素与该右括号不匹配，则返回 False。
                    return False
            else:                   # 当遇到左括号时，则将其压入栈中
                stack.append(char)
        return not stack           # 如果所有字符都扫描完了，并且栈已经为空，那么该字符串就是有效的括号组合，返回 True。

上述代码实现参考了leetcode上第20题的解答，并进行了一定的注释。

示例分析

下面分别举两个例子，来说明该代码实现的具体步骤与原理：

示例一

输入一个合法的括号组合："()[]{}"。首先将左括号 '(', '[', '{' 都执行压栈操作，此时栈内元素为 ["(", "[", "{"], 然后遇到右括号 ')'，发现栈顶元素为 '{'，所以将栈顶元素弹出，此时栈内元素为 ["(", "["]；下一个右括号 ']' 与栈顶元素 '[' 相匹配，也将栈顶元素弹出，此时栈内元素为 ["("]；最后一个右括号 '}' 与栈顶元素 '(' 不匹配，这时候直接返回 False。于是，该代码实现返回结果是 False。

示例二

输入另一个合法的括号组合："([{}])"。同样将三个左括号都执行压栈操作，此时栈内元素为 ["(", "[", "{"], 然后遇到右括号 ']'，发现栈顶元素为 '{'，所以将栈顶元素弹出，此时栈内元素为 ["(", "["]；下一个右括号 '}' 与栈顶元素 '[' 不匹配，继续扫描；最后一个右括号 ')' 与栈顶元素 '(' 相匹配，再将栈顶元素弹出，此时栈内应该为空。经过判断，发现栈已经为空，于是该代码实现正确地返回 True。

总结

通过本题的分析和示例说明，我们基本了解了如何使用栈的数据结构来判断输入的字符串是否符合有效的括号组合。同时，在实现代码的过程中，我们对 Python 中的栈结构进行了简单的实现，对映射表的使用也有了一定的了解。通过多次练习，可以加深对此类算法题和数据结构的掌握。