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Generate Parentheses

Given n pairs of parentheses, write a function to generate all combinations of well-formed parentheses.

For example, given n = 3, a solution set is:

"((()))", "(()())", "(())()", "()(())", "()()()"

 

这道题其实是关于卡特兰数的,如果只是要输出结果有多少组,那么直接用卡特兰数的公式就可以。关于卡特兰数,请参见卡特兰数-维基百科,里面有些常见的例子,这个概念还是比较重要的,因为很多问题的原型其实都是卡特兰数,大家可以看看。特别是其中

这个递推式的定义,很多这类问题都可以归结成这个表达式。这个题对于C的定义就是第一对括号中包含有几组括号。因为第一组括号中包含的括号对数量都不同,所以不会重复,接下来就是一个递归定义,里面又可以继续用更小的C去求组合可能性。
说完卡特兰数的内容,我们来看看这个具体问题怎么解决。一般来说是用递归的方法,因为可以归结为子问题去操作。在每次递归函数中记录左括号和右括号的剩余数量,然后有两种选择,一个是放一个左括号,另一种是放一个右括号。当然有一些否定条件,比如剩余的右括号不能比左括号少,或者左括号右括号数量都要大于0。正常结束条件是左右括号数量都为0。算法的复杂度是O(结果的数量),因为卡特兰数并不是一个多项式量级的数字,所以算法也不是多项式复杂度的。

 

C++实现代码:

#include<iostream>#include<string>#include<vector>using namespace std;class Solution {public:    vector<string> generateParenthesis(int n) {        if(n==0)            return vector<string>();        vector<string> ret;        string str;        generate(n,n,ret,str);        return ret;    }    void generate(int left,int right,vector<string> &ret,string &str)    {        if(left>right)            return;        if(left==0&&right==0)        {            ret.push_back(str);            return;        }        if(left>0)        {            str.push_back(();            generate(left-1,right,ret,str);            str.pop_back();        }        if(right>0)        {            str.push_back());            generate(left,right-1,ret,str);            str.pop_back();        }    }};int main(){    Solution s;    vector<string> result=s.generateParenthesis(3);    for(auto a:result)        cout<<a<<endl;}

 

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