欢迎大家参与本项目,贡献其他语言版本的代码,拥抱开源,让更多学习算法的小伙伴们收益!

匹配问题都是栈的强项

# 1047. 删除字符串中的所有相邻重复项

力扣题目链接 (opens new window)

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。

# 思路

# 题外话

这道题目就像是我们玩过的游戏对对碰,如果相同的元素放在挨在一起就要消除。

可能我们在玩游戏的时候感觉理所当然应该消除,但程序又怎么知道该如果消除呢,特别是消除之后又有新的元素可能挨在一起。

此时游戏的后端逻辑就可以用一个栈来实现(我没有实际考察对对碰或者爱消除游戏的代码实现,仅从原理上进行推断)。

游戏开发可能使用栈结构,编程语言的一些功能实现也会使用栈结构,实现函数递归调用就需要栈,但不是每种编程语言都支持递归,例如:

1047.删除字符串中的所有相邻重复项

递归的实现就是:每一次递归调用都会把函数的局部变量、参数值和返回地址等压入调用栈中,然后递归返回的时候,从栈顶弹出上一次递归的各项参数,所以这就是递归为什么可以返回上一层位置的原因。

相信大家应该遇到过一种错误就是栈溢出,系统输出的异常是Segmentation fault(当然不是所有的Segmentation fault 都是栈溢出导致的) ,如果你使用了递归,就要想一想是不是无限递归了,那么系统调用栈就会溢出。

而且**在企业项目开发中,尽量不要使用递归!**在项目比较大的时候,由于参数多,全局变量等等,使用递归很容易判断不充分return的条件,非常容易无限递归(或者递归层级过深),造成栈溢出错误(这种问题还不好排查!)

好了,题外话over,我们进入正题。

# 正题

本题要删除相邻相同元素,其实也是匹配问题,相同左元素相当于左括号,相同右元素就是相当于右括号,匹配上了就删除。

那么再来看一下本题:可以把字符串顺序放到一个栈中,然后如果相同的话 栈就弹出,这样最后栈里剩下的元素都是相邻不相同的元素了。

如动画所示:

1047.删除字符串中的所有相邻重复项

从栈中弹出剩余元素,此时是字符串ac,因为从栈里弹出的元素是倒叙的,所以在对字符串进行反转一下,就得到了最终的结果。

C++代码 :

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        stack<char> st;
        for (char s : S) {
            if (st.empty() || s != st.top()) {
                st.push(s);
            } else {
                st.pop(); // s 与 st.top()相等的情况
            }
        }
        string result = "";
        while (!st.empty()) { // 将栈中元素放到result字符串汇总
            result += st.top();
            st.pop();
        }
        reverse (result.begin(), result.end()); // 此时字符串需要反转一下
        return result;

    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

当然可以拿字符串直接作为栈,这样省去了栈还要转为字符串的操作。

代码如下:

class Solution {
public:
    string removeDuplicates(string S) {
        string result;
        for(char s : S) {
            if(result.empty() || result.back() != s) {
                result.push_back(s);
            }
            else {
                result.pop_back();
            }
        }
        return result;
    }
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

# 其他语言版本

Java:

使用 Deque 作为堆栈

class Solution {
    public String removeDuplicates(String S) {
        //ArrayDeque会比LinkedList在除了删除元素这一点外会快一点
        //参考:https://stackoverflow.com/questions/6163166/why-is-arraydeque-better-than-linkedlist
        ArrayDeque<Character> deque = new ArrayDeque<>();
        char ch;
        for (int i = 0; i < S.length(); i++) {
            ch = S.charAt(i);
            if (deque.isEmpty() || deque.peek() != ch) {
                deque.push(ch);
            } else {
                deque.pop();
            }
        }
        String str = "";
        //剩余的元素即为不重复的元素
        while (!deque.isEmpty()) {
            str = deque.pop() + str;
        }
        return str;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

拿字符串直接作为栈,省去了栈还要转为字符串的操作。

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        // 将 res 当做栈
        StringBuffer res = new StringBuffer();
        // top为 res 的长度
        int top = -1;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            // 当 top > 0,即栈中有字符时,当前字符如果和栈中字符相等,弹出栈顶字符,同时 top--
            if (top >= 0 && res.charAt(top) == c) {
                res.deleteCharAt(top);
                top--;
            // 否则,将该字符 入栈,同时top++
            } else {
                res.append(c);
                top++;
            }
        }
        return res.toString();
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

拓展:双指针

class Solution {
    public String removeDuplicates(String s) {
        char[] ch = s.toCharArray();
        int fast = 0;
        int slow = 0;
        while(fast < s.length()){
            // 直接用fast指针覆盖slow指针的值
            ch[slow] = ch[fast];
            // 遇到前后相同值的,就跳过,即slow指针后退一步,下次循环就可以直接被覆盖掉了
            if(slow > 0 && ch[slow] == ch[slow - 1]){
                slow--;
            }else{
                slow++;
            }
            fast++;
        }
        return new String(ch,0,slow);
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Python:

# 方法一,使用栈,推荐!
class Solution:
    def removeDuplicates(self, s: str) -> str:
        res = list()
        for item in s:
            if res and res[-1] == item:
                res.pop()
            else:
                res.append(item)
        return "".join(res)  # 字符串拼接
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
# 方法二,使用双指针模拟栈,如果不让用栈可以作为备选方法。
class Solution:
    def removeDuplicates(self, s: str) -> str:
        res = list(s)
        slow = fast = 0
        length = len(res)

        while fast < length:
            # 如果一样直接换,不一样会把后面的填在slow的位置
            res[slow] = res[fast]
            
            # 如果发现和前一个一样,就退一格指针
            if slow > 0 and res[slow] == res[slow - 1]:
                slow -= 1
            else:
                slow += 1
            fast += 1
            
        return ''.join(res[0: slow])
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Go:

func removeDuplicates(s string) string {
    var stack []byte
    for i := 0; i < len(s);i++ {
        // 栈不空 且 与栈顶元素不等
        if len(stack) > 0 && stack[len(stack)-1] == s[i] {
            // 弹出栈顶元素 并 忽略当前元素(s[i])
            stack = stack[:len(stack)-1]
        }else{
            // 入栈
            stack = append(stack, s[i])
        }
    }
    return string(stack)
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

javaScript:

/**
 * @param {string} s
 * @return {string}
 */
var removeDuplicates = function(s) {
    const stack = [];
    for(const x of s) {
        let c = null;
        if(stack.length && x === (c = stack.pop())) continue;
        c && stack.push(c);
        stack.push(x);
    }
    return stack.join("");
};
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14