LeetCode题解(1541)：使字符串变为平衡括号字符串的最少插入次数(Python)

题目：原题链接（中等）

标签：字符串、栈

解法	时间复杂度	空间复杂度	执行用时
Ans 1 (Python)	$O(N)$	$O(N)$	284ms (36.48%)
Ans 2 (Python)	$O(N)$	$O(1)$	240ms (53.63%)
Ans 3 (Python)	$O(N)$	$O(N)$	76ms (99.34%)

解法一（栈）：

class Solution:
    def minInsertions(self, s: str) -> int:
        # 用栈处理可以配对的括号
        N = len(s)
        ans = 0
        stack = []
        i = 0
        while i < N:
            if s[i] == "(":
                stack.append("(")
                i += 1
            else:
                if i < len(s) - 1 and s[i + 1] == ")":
                    i += 2
                else:  # 如果不是连续的括号则补一个使其成为连续的括号
                    i += 1
                    ans += 1
                if stack and stack[-1] == "(":
                    stack.pop()
                else:
                    stack.append(")")

        print(ans, stack)

        # 处理未配对的括号
        n1 = stack.count("(")
        n2 = len(stack) - n1
        ans += n1 * 2
        ans += n2

        return ans

解法二（优化解法一）：

class Solution:
    def minInsertions(self, s: str) -> int:
        N = len(s)
        ans = 0
        left_num = 0
        i = 0
        while i < N:
            if s[i] == "(":
                left_num += 1
                i += 1
            else:
                if i < len(s) - 1 and s[i + 1] == ")":
                    i += 2
                else:  # 如果不是连续的括号则补一个使其成为连续的括号
                    i += 1
                    ans += 1
                if left_num > 0:
                    left_num -= 1
                else:
                    ans += 1

        return ans + 2 * left_num

解法三（字符串替换）：

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class Solution:
    def minInsertions(self, s: str) -> int:
        s = s.replace("))", "*")
        ans = s.count(")")
        s = s.replace(")", "*")
        while len(ss := s.replace("(*", "")) != len(s):
            s = ss
        return ans + len(s) + s.count("(")