原题地址:. - 力扣(LeetCode)
题目描述
数字
n
代表生成括号的对数,请你设计一个函数,用于能够生成所有可能的并且 有效的括号组合。示例 1:
输入:n = 3 输出:["((()))","(()())","(())()","()(())","()()()"]
示例 2:
输入:n = 1 输出:["()"]
提示:
1 <= n <= 8
实现思路
题目要求生成所有有效的括号组合。有效的括号组合是指每个左括号
(
都有对应的右括号)
,且在任意前缀中左括号的数量不少于右括号的数量。思路:
- 回溯法 :使用回溯法生成所有可能的括号组合。可以用一个字符数组
current
来存储当前的组合。- 递归生成:在每个位置上可以选择放入左括号或右括号。
- 验证有效性:在生成完整的组合后,通过一个辅助函数检查该组合是否有效。
- 结束条件:当字符数组填满时,检查组合的有效性,并将有效的组合添加到结果列表中。
源码实现
java
class Solution {
public List<String> generateParenthesis(int n) {
// 创建一个列表来存储所有有效的括号组合
List<String> combinations = new ArrayList<String>();
// 调用递归函数生成所有可能的组合
generateAll(new char[2 * n], 0, combinations);
return combinations;
}
public void generateAll(char[] current, int pos, List<String> result) {
// 如果当前位置到达数组末尾
if (pos == current.length) {
// 检查当前组合是否有效
if (valid(current)) {
// 如果有效,添加到结果列表
result.add(new String(current));
}
} else {
// 在当前位置放入左括号
current[pos] = '(';
generateAll(current, pos + 1, result); // 递归生成下一位置的组合
// 在当前位置放入右括号
current[pos] = ')';
generateAll(current, pos + 1, result); // 递归生成下一位置的组合
}
}
public boolean valid(char[] current) {
int balance = 0; // 用于跟踪括号的平衡情况
for (char c : current) {
if (c == '(') {
++balance; // 左括号增加平衡
} else {
--balance; // 右括号减少平衡
}
// 如果平衡小于零,说明右括号多于左括号,组合无效
if (balance < 0) {
return false;
}
}
// 只有当平衡为零时,才说明所有括号有效
return balance == 0;
}
}
复杂度评估
时间复杂度:
- 最坏情况下,算法会生成
O(2^(2n))
种组合,这是由于每个位置都有两种选择((
或)
),且组合的长度为2n
。- 然而,实际上有效的组合数量是 Catalan 数
C(n) = (2n)! / ((n+1)! * n!)
,因此实际生成的组合数会远少于O(2^(2n))
。空间复杂度:
- 使用的空间主要是
result
列表和current
数组。current
数组的长度为2n
,而result
列表存储所有有效组合,最多为O(C(n))
。- 总体空间复杂度为
O(n)
(用于存储current
数组)加上O(C(n))
(存储有效组合),所以可以认为是O(C(n))