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1111. 有效括号的嵌套深度

问题描述

LeetCode 1111. 有效括号的嵌套深度 (opens in a new tab),难度中等

有效括号字符串 定义:对于每个左括号,都能找到与之对应的右括号,反之亦然。详情参见题末「有效括号字符串」部分。

嵌套深度 depth 定义:即有效括号字符串嵌套的层数,depth(A) 表示有效括号字符串 A 的嵌套深度。详情参见题末「嵌套深度」部分。

有效括号字符串类型与对应的嵌套深度计算方法如下图所示:

给你一个「有效括号字符串」 seq,请你将其分成两个不相交的有效括号字符串,AB,并使这两个字符串的深度最小。

  • 不相交:每个 seq[i] 只能分给 AB 二者中的一个,不能既属于 A 也属于 B
  • AB 中的元素在原字符串中可以不连续。
  • A.length + B.length = seq.length
  • 深度最小:max(depth(A), depth(B)) 的可能取值最小。

划分方案用一个长度为 seq.length 的答案数组 answer 表示,编码规则如下:

  • answer[i] = 0seq[i] 分给 A
  • answer[i] = 1seq[i] 分给 B

如果存在多个满足要求的答案,只需返回其中任意 一个 即可。

示例 1

输入:seq = "(()())"
输出:[0,1,1,1,1,0]

示例 2

输入:seq = "()(())()"
输出:[0,0,0,1,1,0,1,1]
解释:本示例答案不唯一。
按此输出 A = "()()", B = "()()", max(depth(A), depth(B)) = 1,它们的深度最小。
像 [1,1,1,0,0,1,1,1],也是正确结果,其中 A = "()()()", B = "()", max(depth(A), depth(B)) = 1 。 

提示:

  • 1 < seq.size <= 10000

有效括号字符串:

仅由 "(" 和 ")" 构成的字符串,对于每个左括号,都能找到与之对应的右括号,反之亦然。
下述几种情况同样属于有效括号字符串:

  1. 空字符串
  2. 连接,可以记作 AB(A 与 B 连接),其中 A 和 B 都是有效括号字符串
  3. 嵌套,可以记作 (A),其中 A 是有效括号字符串

嵌套深度:

类似地,我们可以定义任意有效括号字符串 s 的 嵌套深度 depth(S):

  1. s 为空时,depth("") = 0
  2. s 为 A 与 B 连接时,depth(A + B) = max(depth(A), depth(B)),其中 A 和 B 都是有效括号字符串
  3. s 为嵌套情况,depth("(" + A + ")") = 1 + depth(A),其中 A 是有效括号字符串

例如:"","()()",和 "()(()())" 都是有效括号字符串,嵌套深度分别为 0,1,2,而 ")(" 和 "(()" 都不是有效括号字符串。

题解

基于索引的奇偶性来分配左右括号

参考帖子 (opens in a new tab)

  • 遍历输入字符串seq中的每个字符。

  • 对于每一个左括号(,根据其索引i的奇偶性将其分配给结果数组result。如果i是奇数,则result[i] = 1;如果i是偶数,则result[i] = 0

  • 对于每一个右括号),采用类似的逻辑,但是注意这里是根据i + 1的奇偶性来分配。这意味着如果一个右括号的索引为偶数,它就被分配到奇数组(因为i + 1为奇数),反之亦然。

为什么这样能保证右括号可以与一个左括号匹配呢?关键在于序列的有效性和索引的奇偶性分配策略。

  • 序列有效性保证匹配:由于输入的括号序列是有效的,这意味着对于每个右括号,都有一个相匹配的左括号存在。因此,主要问题不在于是否能够找到匹配的左括号,而在于如何分配这些匹配以减小最大深度。

  • 奇偶分配实现平衡:通过将相邻的括号分配到不同的组中(即一个左括号和紧随其后的右括号不会被分到同一组),我们实际上是在减少任何单一组内的嵌套深度。考虑到左右括号的总数是相等的,这种分配方法不仅保证了每个组都是有效的括号序列,而且还帮助平衡了两个组的深度。

  • 交替分配避免深度增加:通过奇偶分配,我们确保了不会有连续的左括号或右括号分配到同一组,这减少了连续括号导致的深度增加。例如,对于连续的左括号((,按照奇偶分配,它们会被分到不同的组,从而避免了在任一组中形成过深的嵌套。

Solution.java
class Solution {
    public int[] maxDepthAfterSplit(String seq) {
        int[] result = new int[seq.length()];
        for (int i = 0; i < seq.length(); ++i) {
            if (seq.charAt(i) == '(') {
                result[i] = i & 1;
            } else {
                result[i] = (i + 1) & 1;
            }
        }
        return result;
    }
}