【面试高频题】难度 1.5/5，常规栈运用题

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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题目描述

这是 LeetCode 上的 1190. 反转每对括号间的子串 ，难度为中等。

Tag : 「双端队列」、「栈」

给出一个字符串 s（仅含有小写英文字母和括号）。

请你按照从括号内到外的顺序，逐层反转每对匹配括号中的字符串，并返回最终的结果。

注意，您的结果中不应包含任何括号。

示例 1：

输入：s = "(abcd)"

输出："dcba"

示例 2：

输入：s = "(u(love)i)"

输出："iloveu"

示例 3：

输入：s = "(ed(et(oc))el)"

输出："leetcode"

示例 4：

输入：s = "a(bcdefghijkl(mno)p)q"

输出："apmnolkjihgfedcbq"

提示：

$0 <= s.length <= 2000$
s 中只有小写英文字母和括号
我们确保所有括号都是成对出现的

双端队列

根据题意，我们可以设计如下处理流程：

从前往后遍历字符串，将不是 ) 的字符串从「尾部」放入队列中
当遇到 ) 时，从队列「尾部」取出字符串，直到遇到 ( 为止，并对取出字符串进行翻转
将翻转完成后字符串重新从「尾部」放入队列
循环上述过程，直到原字符串全部出来完成
从队列「头部」开始取字符，得到最终的答案

可以发现，上述过程需要用到双端队列（或者栈，使用栈的话，需要在最后一步对取出字符串再进行一次翻转）。

在 Java 中，双端队列可以使用自带的 ArrayDeque，也可以直接使用数组进行模拟。

代码（使用 ArrayDeque ）：

class Solution {
    public String reverseParentheses(String s) {
        int n = s.length();
        char[] cs = s.toCharArray();
        Deque<Character> d = new ArrayDeque<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == ')') {
                StringBuilder path = new StringBuilder();
                while (!d.isEmpty()) {
                    if (d.peekLast() != '(') {
                        path.append(d.pollLast());
                    } else {
                        d.pollLast();
                        for (int j = 0; j < path.length(); j++) d.addLast(path.charAt(j));
                        break;
                    }
                }
            } else {
                d.addLast(c);
            }
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (!d.isEmpty()) sb.append(d.pollFirst());
        return sb.toString();
    }
}

代码（数组模拟双端队列）：

class Solution {
    int N = 2010, he = 0, ta = 0;
    char[] d = new char[N], path = new char[N];
    public String reverseParentheses(String s) {
        int n = s.length();
        char[] cs = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == ')') {
                int idx = 0;
                while (he < ta) {
                    if (d[ta - 1] == '(' && --ta >= 0) {
                        for (int j = 0; j < idx; j++) d[ta++] = path[j];
                        break;
                    } else {
                        path[idx++] = d[--ta];
                    }
                }
            } else {
                d[ta++] = c;
            }
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (he < ta) sb.append(d[he++]);
        return sb.toString();
    }
}

时间复杂度：每个 ( 字符只会进出队列一次；) 字符串都不会进出队列，也只会被扫描一次；分析的重点在于普通字符，可以发现每个普通字符进出队列的次数取决于其右边的 ) 的个数，最坏情况下每个字符右边全是右括号，因此复杂度可以当做 $O(n^2)$，但实际计算量必然取不满 $n^2$，将普通字符的重复弹出均摊到整个字符串处理过程，可以看作是每个字符串都被遍历常数次，复杂度为 $O(n)$
空间复杂度：$O(n)$