題目
有效括號字符串 定義:對於每個左括號,都能找到與之對應的右括號,反之亦然。詳情參見題末「有效括號字符串」部分。
嵌套深度 depth
定義:即有效括號字符串嵌套的層數,depth(A)
表示有效括號字符串 A
的嵌套深度。詳情參見題末「嵌套深度」部分。
有效括號字符串類型與對應的嵌套深度計算方法如下圖所示:
給你一個「有效括號字符串」 seq
,請你將其分成兩個不相交的有效括號字符串,A
和 B
,並使這兩個字符串的深度最小。
- 不相交:每個
seq[i]
只能分給A
和B
二者中的一個,不能既屬於A
也屬於B
。 A
或B
中的元素在原字符串中可以不連續。A.length + B.length = seq.length
- 深度最小:
max(depth(A), depth(B))
的可能取值最小。
劃分方案用一個長度爲 seq.length
的答案數組 answer
表示,編碼規則如下:
answer[i] = 0
,seq[i]
分給 A
。
answer[i] = 1
,seq[i]
分給 B
。
如果存在多個滿足要求的答案,只需返回其中任意 一個 即可。
示例 1:
輸入:seq = "(()())"
輸出:[0,1,1,1,1,0]
示例 2:
輸入:seq = "()(())()"
輸出:[0,0,0,1,1,0,1,1]
解釋:本示例答案不唯一。
按此輸出 A = "()()", B = "()()", max(depth(A), depth(B)) = 1,它們的深度最小。
像 [1,1,1,0,0,1,1,1],也是正確結果,其中 A = "()()()", B = "()", max(depth(A), depth(B)) = 1 。
提示:
1 < seq.size <= 10000
有效括號字符串:
僅由 "(" 和 ")" 構成的字符串,對於每個左括號,都能找到與之對應的右括號,反之亦然。
下述幾種情況同樣屬於有效括號字符串:
1. 空字符串
2. 連接,可以記作 AB(A 與 B 連接),其中 A 和 B 都是有效括號字符串
3. 嵌套,可以記作 (A),其中 A 是有效括號字符串
嵌套深度:
類似地,我們可以定義任意有效括號字符串 s 的 嵌套深度 depth(S):
1. s 爲空時,depth("") = 0
2. s 爲 A 與 B 連接時,depth(A + B) = max(depth(A), depth(B)),其中 A 和 B 都是有效括號字符串
3. s 爲嵌套情況,depth("(" + A + ")") = 1 + depth(A),其中 A 是有效括號字符串
例如:"","()()",和 "()(()())" 都是有效括號字符串,嵌套深度分別爲 0,1,2,而 ")(" 和 "(()" 都不是有效括號字符串。
解題思路
這道題目給的字符串一定是有效的,所以不用擔心不能匹配的情形。題目要求給定的一個有效括號字符串seq,將其分成兩個不相交的有效括號字符串 A 和 B,並使這兩個字符串的深度最小,也即 max(depth(A), depth(B))的可能取值最小,也就是說要使得兩個子序列的括號嵌套深度較大者儘量的小。既然想要兩個子序列的嵌套深度中較大者儘量小,那麼最好能夠讓兩個子序列的嵌套深度相同。
考慮任意一個原序列中嵌套深度爲 d 的合法子序列,我們要想辦法把它拆成兩半。那麼最優的方法肯定是一半嵌套深度爲 ⌊d/2⌋ ,一半是 d−⌊d/2⌋ 。這樣兩個子序列中嵌套深度較大值就是⌈d/2⌉,而其它任何分法都會導致較大值大於它。
要劃分出使得最大嵌套深度最小的分組,我們首先得知道如何計算嵌套深度。我們可以通過棧實現括號匹配來計算:首先維護一個棧 s,從左至右遍歷括號字符串中的每一個字符:如果當前字符是’(’,就把’(‘壓入棧中,此時這個’(‘的嵌套深度爲棧的高度;如果當前字符是’)’,此時這個’)‘的嵌套深度爲棧的高度,隨後再從棧中彈出一個’(’。
下面給出了括號序列 (()(())()) 在每一個字符處的嵌套深度:
括號序列 ( ( ) ( ( ) ) ( ) )
下標編號 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
嵌套深度 1 2 2 2 3 3 2 2 2 1
只要在遍歷過程中,我們保證棧內一半的括號屬於序列 A,一半的括號屬於序列 B,那麼就能保證拆分後最大的嵌套深度最小,是當前最大嵌套深度的一半。要實現這樣的對半分配,我們只需要把奇數層的 ( 分配給 A,偶數層的 ( 分配給 B 即可。對於上面的例子,我們將嵌套深度爲 1 和 3 的所有括號 (()) 分配給 A,嵌套深度爲 2 的所有括號 ()()() 分配給 B。
此外,由於在這個問題中,棧中只會存放 (,因此我們不需要維護一個真正的棧,只需要用一個變量模擬記錄棧的大小。
具體實現上,用一個和括號字符串等大的數組,它的值爲0或者1,表示當前括號被分給第一個字符串還是第二個字符串。我們用一個變量 depth 來表示當前括號的嵌套深度,那麼遇到左括號就深度加一,遇到右括號嵌套深度就是當前的 depth,但是遍歷完這個右括號之後,深度要減一。最後嵌套深度爲偶數的括號位置處標記爲 0,奇數的括號位置處標記爲 1。
代碼
class Solution:
def maxDepthAfterSplit(self, seq: str) -> List[int]:
res = []
depth = 0
for s in seq:
if s=='(':
depth += 1
res.append(depth%2)
elif s==')':
res.append(depth%2)
depth -= 1
return res