【中等】题解力扣22:括号生成

题目详情

数字 n 代表生成括号的对数,设计一个函数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

解题思路

使用回溯法(深度优先搜索) 生成所有有效括号组合,核心思路如下:

  1. 有效括号条件
  • 左括号数量不能超过 n
  • 右括号数量不能超过左括号(确保有效性)。
  1. 递归终止条件 :当前字符串长度达到 2n 时,将结果加入列表。
  2. 递归过程
  • 若左括号数量 < n,添加左括号并递归。
  • 若右括号数量 < 左括号数量,添加右括号并递归。
  1. 回溯:每次递归后删除最后一个字符,尝试其他组合。
  2. 优化 :使用 StringBuilder 避免字符串拼接开销,减少内存消耗。

代码实现(Java版)

java 复制代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Solution {
    public List<String> generateParenthesis(int n) {
        List<String> result = new ArrayList<>();
        backtrack(result, new StringBuilder(), 0, 0, n);
        return result;
    }

    private void backtrack(List<String> result, StringBuilder current, int left, int right, int n) {
        if (current.length() == 2 * n) {
            result.add(current.toString());
            return;
        }
        
        if (left < n) {
            current.append('(');
            backtrack(result, current, left + 1, right, n);
            current.deleteCharAt(current.length() - 1); // 回溯
        }
        
        if (right < left) {
            current.append(')');
            backtrack(result, current, left, right + 1, n);
            current.deleteCharAt(current.length() - 1); // 回溯
        }
    }
}

代码说明

  1. 初始化
  • result 存储最终结果,StringBuilder current 动态构建当前组合。
  1. 回溯函数
  • 参数left(已用左括号数)、right(已用右括号数)、n(总对数)。
  • 终止条件current.length() == 2 * n 时保存有效组合。
  • 左括号分支 :当 left < n 时,添加 ( 并递归。
  • 右括号分支 :当 right < left 时,添加 ) 并递归。
  • 回溯操作:递归返回后删除末尾字符,恢复状态尝试其他分支。
  1. 效率关键
  • 通过条件剪枝避免无效组合。
  • StringBuilder 减少字符串操作开销。

提交详情(执行用时、内存消耗)

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