LC 1190. 反转每对括号间的子串

题目描述

这是 LeetCode 上的 1190. 反转每对括号间的子串 ，难度为 中等。

给出一个字符串 s（仅含有小写英文字母和括号）。

请你按照从括号内到外的顺序，逐层反转每对匹配括号中的字符串，并返回最终的结果。

注意，您的结果中不应包含任何括号。

示例 1：

输入：s = "(abcd)"

输出："dcba"

示例 2：

输入：s = "(u(love)i)"

输出："iloveu"

示例 3：

输入：s = "(ed(et(oc))el)"

输出："leetcode"

示例 4：

输入：s = "a(bcdefghijkl(mno)p)q"

输出："apmnolkjihgfedcbq"

提示：

• $0 <= s.length <= 2000$
• s 中只有小写英文字母和括号
• 我们确保所有括号都是成对出现的

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双端队列

根据题意，我们可以设计如下处理流程：

• 从前往后遍历字符串，将不是 ) 的字符串从「尾部」放入队列中
• 当遇到 ) 时，从队列「尾部」取出字符串，直到遇到 ( 为止，并对取出字符串进行翻转
• 将翻转完成后字符串重新从「尾部」放入队列
• 循环上述过程，直到原字符串全部出来完成
• 从队列「头部」开始取字符，得到最终的答案

可以发现，上述过程需要用到双端队列（或者栈，使用栈的话，需要在最后一步对取出字符串再进行一次翻转）。

在 Java 中，双端队列可以使用自带的 ArrayDeque， 也可以直接使用数组进行模拟。

Java 代码（使用 ArrayDeque ）：

class Solution {
    public String reverseParentheses(String s) {
        int n = s.length();
        char[] cs = s.toCharArray();
        Deque<Character> d = new ArrayDeque<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == ')') {
                StringBuilder path = new StringBuilder();
                while (!d.isEmpty()) {
                    if (d.peekLast() != '(') {
                        path.append(d.pollLast());
                    } else {
                        d.pollLast();
                        for (int j = 0; j < path.length(); j++) d.addLast(path.charAt(j));
                        break;
                    }
                }
            } else {
                d.addLast(c);
            }
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (!d.isEmpty()) sb.append(d.pollFirst());
        return sb.toString();
    }
}

Java 代码（数组模拟双端队列）：

class Solution {
    int N = 2010, he = 0, ta = 0;
    char[] d = new char[N], path = new char[N];
    public String reverseParentheses(String s) {
        int n = s.length();
        char[] cs = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == ')') {
                int idx = 0;
                while (he < ta) {
                    if (d[ta - 1] == '(' && --ta >= 0) {
                        for (int j = 0; j < idx; j++) d[ta++] = path[j];
                        break;
                    } else {
                        path[idx++] = d[--ta];
                    }
                }
            } else {
                d[ta++] = c;
            }
        }
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while (he < ta) sb.append(d[he++]);
        return sb.toString();
    }
}

C++ 代码（数组模拟双端队列）：

class Solution {
public:
    string reverseParentheses(string s) {
        int N = 2010;
        vector<char> d(N), path(N);
        int he = 0, ta = 0;
        for (char c : s) {
            if (c == ')') {
                int idx = 0;
                while (he < ta) {
                    if (d[ta - 1] == '(' && --ta >= 0) {
                        for (int j = 0; j < idx; j++) d[ta++] = path[j];
                        break;
                    } else {
                        path[idx++] = d[--ta];
                    }
                }
            } else {
                d[ta++] = c;
            }
        }
        return string(d.begin(), d.begin() + ta);
    }
};

Python 代码（数组模拟双端队列）：

class Solution:
    def reverseParentheses(self, s: str) -> str:
        N, he, ta = 2010, 0, 0
        d, path = [''] * N, [''] * N
        for c in s:
            if c == ')':
                idx = 0
                while he < ta:
                    ta -= 1
                    if d[ta] == '(' and ta >= 0:
                        for j in range(idx):
                            d[ta] = path[j]
                            ta += 1
                        break
                    else:
                        path[idx] = d[ta]
                        idx += 1
            else:
                d[ta] = c
                ta += 1
        return ''.join(d[:ta])

TypeScript 代码（数组模拟双端队列）：

function reverseParentheses(s: string): string {
    let N = 201, he = 0, ta = 0;
    const d: string[] = new Array(N), path = new Array(N);
    for (let i = 0; i < s.length; i++) {
        let c = s.charAt(i);
        if (c === ')') {
            let idx = 0;
            while (he < ta) {
                if (d[ta - 1] === '(' && --ta >= 0) {
                    for (let j = 0; j < idx; j++) d[ta++] = path[j];
                    break;
                } else {
                    path[idx++] = d[--ta];
                }
            }
        } else {
            d[ta++] = c;
        }
    }
    return d.slice(0, ta).join('');
};

• 时间复杂度：每个 ( 字符只会进出队列一次；) 字符串都不会进出队列，也只会被扫描一次；分析的重点在于普通字符，可以发现每个普通字符进出队列的次数取决于其右边的 ) 的个数，最坏情况下每个字符右边全是右括号，因此复杂度可以当做 $O(n^2)$，但实际计算量必然取不满 $n^2$，将普通字符的重复弹出均摊到整个字符串处理过程，可以看作是每个字符串都被遍历常数次，复杂度为 $O(n)$
• 空间复杂度：$O(n)$

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最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.1190 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。

在仓库地址里，你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。