前言
这是力扣的 394 题，难度为中等，解题方案有很多种，本文讲解我认为最奇妙的一种。
慢慢开始栈的模块了，这道题是一道非常好的栈的例题，很有代表性。
一、题目描述
给定一个经过编码的字符串，返回它解码后的字符串。
编码规则为: k[encoded_string]，表示其中方括号内部的 encoded_string 正好重复 k 次。注意 k 保证为正整数。
你可以认为输入字符串总是有效的；输入字符串中没有额外的空格，且输入的方括号总是符合格式要求的。
此外，你可以认为原始数据不包含数字，所有的数字只表示重复的次数 k ，例如不会出现像 3a 或 2[4] 的输入。
示例 1：
代码语言：javascript复制输入：s = "3[a]2[bc]"
输出："aaabcbc"示例 2：
代码语言：javascript复制
输入：s = "3[a2[c]]"
输出："accaccacc"示例 3：
代码语言：javascript复制
输入：s = "2[abc]3[cd]ef"
输出："abcabccdcdcdef"示例 4：
代码语言：javascript复制
输入：s = "abc3[cd]xyz"
输出："abccdcdcdxyz"提示：
1 <= s.length <= 30s由小写英文字母、数字和方括号'[]'组成s保证是一个 有效 的输入。s中所有整数的取值范围为[1, 300]
二、题解
2.1 什么情况会用到栈
栈是一种数据结构，其特点是后进先出（Last In First Out，LIFO）。在算法中，栈在很多情况下是非常有用的，下面是一些常见的情况：
- 括号匹配：当你有一个包含括号的字符串，并且你想要检查这个字符串中的括号是否匹配，你可以使用栈。从左到右扫描字符串，如果遇到左括号（如“(”，“{”或“[”），则将其压入栈。如果遇到右括号，则从栈顶弹出一个元素并检查它们是否匹配。如果它们不匹配，那么这个字符串就不是有效的。
- 深度优先搜索（DFS）：在图的遍历中，栈经常被用于实现深度优先搜索。首先，将起始节点压入栈。然后，当栈不为空时，弹出栈顶元素并访问它。对于每个刚刚访问过的节点，将其未被访问过的邻居节点压入栈。
- 函数调用：在计算机程序的执行中，函数调用通常使用栈来管理。当一个函数被调用时，它的参数和局部变量被压入栈。当函数执行结束时，这些数据从栈中弹出。
- 文本编辑器中的撤销/重做功能：许多文本编辑器使用撤销/重做功能来允许用户撤销他们最近所做的更改。这些功能通常使用一个操作栈，每个操作（例如插入或删除文本）都被压入栈。用户可以多次撤销，每次撤销都从栈中弹出并反转一个操作。
- 解析语法：在编译原理中，栈被广泛用于解析语法。例如，在解析一个算术表达式时，你可以使用栈来保持追踪括号和操作符的优先级。
这只是栈在算法中的一些应用，实际上还有很多其他的应用场景。
2.2 方法一：辅助栈法
本题难点在于括号内嵌套括号，需要从内向外生成与拼接字符串，这与栈的先入后出特性对应。
思路与算法：
本题用到两个辅助栈：一个存次数，一个存字母
构建辅助栈 stack， 遍历字符串 s 中每个字符 c；
- 当 c 为数字时，将数字字符转化为数字 cnt ，用于后续倍数计算；
- 当 c 为字母时，在 sb 尾部添加 c；
- 当 c 为 [ 时，将当前 cnt 和 sb 入栈，并分别置空置 0：
记录此 [ 前的临时结果 sb 至栈，用于发现对应 ] 后的拼接操作；
记录此 [ 前的倍数 cnt 至栈，用于发现对应 ] 后，获取 cnt × [...] 字符串。
进入到新 [ 后，sb 和 cnt 重新记录。
当 c 为 ] 时，stack 出栈，拼接字符串 sb = last_sb cntNow * sb，其中:
- last_sb 是上个 [ 到当前 [ 的字符串，例如 "3[a2[c]]" 中的 a；
- cntNow 是当前 [ 到 ] 内字符串的重复倍数，例如 "3[a2[c]]" 中的 2。
返回字符串 sb 。
三、代码
3.1 方法一：辅助栈法
Java版本：
代码语言：javascript复制class Solution {
public String decodeString(String s) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int cnt = 0;
LinkedList<Integer> n = new LinkedList<>();
LinkedList<String> str = new LinkedList<>();
for (char c : s.toCharArray()) {
if (c == '[') {
n.addLast(cnt);
str.addLast(sb.toString());
cnt = 0;
sb = new StringBuilder();
} else if (c == ']') {
StringBuilder tmp = new StringBuilder();
Integer cntNow = n.removeLast();
for (int i = 0; i < cntNow; i ) tmp.append(sb);
sb = new StringBuilder(str.removeLast() tmp);
} else if (c >= '0' && c <= '9') {
cnt = cnt * 10 Integer.parseInt(String.valueOf(c));
} else {
sb.append(c);
}
}
return sb.toString();
}
}C 版本：
代码语言：javascript复制class Solution {
public:
std::string decodeString(std::string s) {
std::stack<int> counts;
std::stack<std::string> strings;
std::string result;
int count = 0;
for (char c : s) {
if (c == '[') {
counts.push(count);
count = 0;
strings.push(result);
result = "";
} else if (c == ']') {
std::string temp = result;
result = strings.top();
strings.pop();
int repeatCount = counts.top();
counts.pop();
for (int i = 0; i < repeatCount; i ) {
result = temp;
}
} else if (std::isdigit(c)) {
count = count * 10 (c - '0');
} else {
result = c;
}
}
return result;
}
};Python版本：
代码语言：javascript复制class Solution:
def decodeString(self, s: str) -> str:
stack = []
for char in s:
if char == ']':
tmp = ""
while stack[-1] != "[":
tmp = stack.pop() tmp
stack.pop() # remove '['
k = ""
while stack and stack[-1].isdigit():
k = stack.pop() k
stack.append(tmp * int(k))
else:
stack.append(char)
return "".join(stack)Go版本：
代码语言：javascript复制package main
import (
"fmt"
"strconv"
"unicode"
)
func decodeString(s string) string {
stack := []string{}
for _, char := range s {
if char == ']' {
tmp := ""
for stack[len(stack)-1] != "[" {
lastIdx := len(stack) - 1
tmp = stack[lastIdx] tmp
stack = stack[:lastIdx]
}
stack = stack[:len(stack)-1] // remove '['
k := ""
for len(stack) > 0 && unicode.IsDigit(rune(stack[len(stack)-1][0])) {
lastIdx := len(stack) - 1
k = stack[lastIdx] k
stack = stack[:lastIdx]
}
n, _ := strconv.Atoi(k)
newStr := ""
for i := 0; i < n; i {
newStr = tmp
}
stack = append(stack, newStr)
} else {
stack = append(stack, string(char))
}
}
return fmt.Sprint(stack)
}
func main() {
s := "3[a]2[bc]"
result := decodeString(s)
fmt.Println(result)
}四、复杂度分析
4.1 方法一：辅助栈法
- 时间复杂度 O(N)，一次遍历
s； - 空间复杂度 O(N)，辅助栈在极端情况下需要线性空间，例如
2[2[2[a]]]。
