0591-标签验证器

Raphael Liu Lv10
  2023-09-13 00:47:26 2023-09-13 00:47:26 Created   2023-09-13 16:06:23 2023-09-13 16:06:23 Updated    

给定一个表示代码片段的字符串，你需要实现一个验证器来解析这段代码，并返回它是否合法。合法的代码片段需要遵守以下的所有规则：

  1. 代码必须被 合法的闭合标签 包围。否则，代码是无效的。
  2. 闭合标签 （不一定合法）要严格符合格式：<TAG_NAME>TAG_CONTENT</TAG_NAME>。其中，<TAG_NAME>是起始标签，</TAG_NAME>是结束标签。起始和结束标签中的 TAG_NAME 应当相同。当且仅当 TAG_NAME 和 TAG_CONTENT 都是合法的，闭合标签才是 合法的 。
  3. 合法的 TAG_NAME 仅含有 大写字母 ，长度在范围 [1,9] 之间。否则，该 TAG_NAME 是 不合法的 。
  4. 合法的 TAG_CONTENT 可以包含其他 合法的闭合标签 ， cdata （请参考规则7）和任意字符（注意参考规则1） 除了 不匹配的<、不匹配的起始和结束标签、不匹配的或带有不合法 TAG_NAME 的闭合标签。否则，TAG_CONTENT 是 不合法的 。
  5. 一个起始标签，如果没有具有相同 TAG_NAME 的结束标签与之匹配，是不合法的。反之亦然。不过，你也需要考虑标签嵌套的问题。
  6. 一个<，如果你找不到一个后续的>与之匹配，是不合法的。并且当你找到一个<或</时，所有直到下一个>的前的字符，都应当被解析为 TAG_NAME（不一定合法）。
  7. cdata 有如下格式：<![CDATA[CDATA_CONTENT]]>。CDATA_CONTENT 的范围被定义成 <![CDATA[ 和 后续的第一个 ]]>之间的字符。
  8. CDATA_CONTENT 可以包含 任意字符 。cdata 的功能是阻止验证器解析CDATA_CONTENT，所以即使其中有一些字符可以被解析为标签（无论合法还是不合法），也应该将它们视为 常规字符 。

合法代码的例子:

**输入:** "<DIV>This is the first line <![CDATA[<div>]]></DIV>"

**输出:** True

**解释:** 

代码被包含在了闭合的标签内： <DIV> 和 </DIV> 。

TAG_NAME 是合法的，TAG_CONTENT 包含了一些字符和 cdata 。 

即使 CDATA_CONTENT 含有不匹配的起始标签和不合法的 TAG_NAME，它应该被视为普通的文本，而不是标签。

所以 TAG_CONTENT 是合法的，因此代码是合法的。最终返回True。


**输入:** "<DIV>>>  ![cdata[]] <![CDATA[<div>]>]]>]]>>]</DIV>"

**输出:** True

**解释:**

我们首先将代码分割为： start_tag|tag_content|end_tag 。

start_tag -> **" <DIV>"**

end_tag -> **" </DIV>"**

tag_content 也可被分割为： text1|cdata|text2 。

text1 -> **" >>  ![cdata[]] "**

cdata -> **" <![CDATA[<div>]>]]>"** ，其中 CDATA_CONTENT 为 **" <div>]>"**

text2 -> **" ]]>>]"**


start_tag **不** 是 **" <DIV>>>"** 的原因参照规则 6 。
cdata **不** 是 **" <![CDATA[<div>]>]]>]]>"** 的原因参照规则 7 。

不合法代码的例子:

**输入:** "<A>  <B> </A>   </B>"
**输出:** False
**解释:** 不合法。如果 "<A>" 是闭合的，那么 "<B>" 一定是不匹配的，反之亦然。

**输入:** "<DIV>  div tag is not closed  <DIV>"
**输出:** False

**输入:** "<DIV>  unmatched <  </DIV>"
**输出:** False

**输入:** "<DIV> closed tags with invalid tag name  <b>123</b> </DIV>"
**输出:** False

**输入:** "<DIV> unmatched tags with invalid tag name  </1234567890> and <CDATA[[]]>  </DIV>"
**输出:** False

**输入:** "<DIV>  unmatched start tag <B>  and unmatched end tag </C>  </DIV>"
**输出:** False

注意:

  1. 为简明起见，你可以假设输入的代码（包括提到的 任意字符 ）只包含数字, 字母, '<','>','/','!','[',']'和' '。

方法一：栈 + 字符串遍历

思路与算法

本题是一道解析字符串的题目，涉及到标签的闭合。由于标签具有「最先开始的标签最后结束」的特性，因此我们可以考虑使用一个栈存储当前开放的标签。除此之外，我们还需要考虑 cdata 以及一般的字符，二者都可以使用遍历 + 判断的方法直接进行验证。

我们可以对字符串 code 进行一次遍历。在遍历的过程中，根据遍历到位置 i 的当前字符，采取对应的判断：

  • 如果当前的字符为 <，那么需要考虑下面的四种情况：

    • 如果下一个字符为 /，那么说明我们遇到了一个结束标签。我们需要定位下一个 > 的位置 j，此时 code}[i+2..j-1] 就是该结束标签的名称。我们需要判断该名称与当前栈顶的名称是否匹配，如果匹配，说明名称的标签已经闭合，我们需要将当前栈顶的名称弹出。同时根据规则 1，我们需要保证整个 code 被闭合标签包围，因此如果栈中已经没有标签，但是 j 并不是 code 的末尾，那么说明后续还会有字符，它们不被闭合标签包围。

    • 如果下一个字符为 !，那么说明我们遇到了一个 cdata，我们需要继续往后读 7 个字符，判断其是否为 [CDATA[。在这之后，我们定位下一个 ]]> 的位置 j，此时 code}[i+9..j-1] 就是 cdata 中的内容，它不需要被解析，所以我们也不必进行任何验证。需要注意的是，根据规则 1，栈中需要存在至少一个开放的标签。

    • 如果下一个字符为大写字母，那么说明我们遇到了一个开始标签。我们需要定位下一个 > 的位置 j，此时 code}[i+2..j-1] 就是该开始标签的名称。我们需要判断该名称是否恰好由 1 至 9 个大写字母组成，如果是，说明该标签合法，我们需要将该名称放入栈顶。

    • 除此之外，如果不存在下一个字符，或者下一个字符不属于上述三种情况，那么 code 是不合法的。

  • 如果当前的字符为其它字符，那么根据规则 1，栈中需要存在至少一个开放的标签。

在遍历完成后，我们还需要保证此时栈中没有任何（还没有结束的）标签。

代码

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class Solution {
public:
    bool isValid(string code) {
        int n = code.size();
        stack<string> tags;

        int i = 0;
        while (i < n) {
            if (code[i] == '<') {
                if (i == n - 1) {
                    return false;
                }
                if (code[i + 1] == '/') {
                    int j = code.find('>', i);
                    if (j == string::npos) {
                        return false;
                    }
                    string tagname = code.substr(i + 2, j - (i + 2));
                    if (tags.empty() || tags.top() != tagname) {
                        return false;
                    }
                    tags.pop();
                    i = j + 1;
                    if (tags.empty() && i != n) {
                        return false;
                    }
                }
                else if (code[i + 1] == '!') {
                    if (tags.empty()) {
                        return false;
                    }
                    string cdata = code.substr(i + 2, 7);
                    if (cdata != "[CDATA[") {
                        return false;
                    }
                    int j = code.find("]]>", i);
                    if (j == string::npos) {
                        return false;
                    }
                    i = j + 3;
                }
                else {
                    int j = code.find('>', i);
                    if (j == string::npos) {
                        return false;
                    }
                    string tagname = code.substr(i + 1, j - (i + 1));
                    if (tagname.size() < 1 || tagname.size() > 9) {
                        return false;
                    }
                    if (!all_of(tagname.begin(), tagname.end(), [](unsigned char c) { return isupper(c); })) {
                        return false;
                    }
                    tags.push(move(tagname));
                    i = j + 1;
                }
            }
            else {
                if (tags.empty()) {
                    return false;
                }
                ++i;
            }
        }

        return tags.empty();
    }
};
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class Solution {
    public boolean isValid(String code) {
        int n = code.length();
        Deque<String> tags = new ArrayDeque<String>();

        int i = 0;
        while (i < n) {
            if (code.charAt(i) == '<') {
                if (i == n - 1) {
                    return false;
                }
                if (code.charAt(i + 1) == '/') {
                    int j = code.indexOf('>', i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    String tagname = code.substring(i + 2, j);
                    if (tags.isEmpty() || !tags.peek().equals(tagname)) {
                        return false;
                    }
                    tags.pop();
                    i = j + 1;
                    if (tags.isEmpty() && i != n) {
                        return false;
                    }
                } else if (code.charAt(i + 1) == '!') {
                    if (tags.isEmpty()) {
                        return false;
                    }
                    if (i + 9 > n) {
                        return false;
                    }
                    String cdata = code.substring(i + 2, i + 9);
                    if (!"[CDATA[".equals(cdata)) {
                        return false;
                    }
                    int j = code.indexOf("]]>", i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    i = j + 3;
                } else {
                    int j = code.indexOf('>', i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    String tagname = code.substring(i + 1, j);
                    if (tagname.length() < 1 || tagname.length() > 9) {
                        return false;
                    }
                    for (int k = 0; k < tagname.length(); ++k) {
                        if (!Character.isUpperCase(tagname.charAt(k))) {
                            return false;
                        }
                    }
                    tags.push(tagname);
                    i = j + 1;
                }
            } else {
                if (tags.isEmpty()) {
                    return false;
                }
                ++i;
            }
        }

        return tags.isEmpty();
    }
}
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public class Solution {
    public bool IsValid(string code) {
        int n = code.Length;
        Stack<string> tags = new Stack<string>();

        int i = 0;
        while (i < n) {
            if (code[i] == '<') {
                if (i == n - 1) {
                    return false;
                }
                if (code[i + 1] == '/') {
                    int j = code.IndexOf('>', i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    string tagname = code.Substring(i + 2, j - (i + 2));
                    if (tags.Count == 0 || !tags.Peek().Equals(tagname)) {
                        return false;
                    }
                    tags.Pop();
                    i = j + 1;
                    if (tags.Count == 0 && i != n) {
                        return false;
                    }
                } else if (code[i + 1] == '!') {
                    if (tags.Count == 0) {
                        return false;
                    }
                    if (i + 9 > n) {
                        return false;
                    }
                    string cdata = code.Substring(i + 2, 7);
                    if (!"[CDATA[".Equals(cdata)) {
                        return false;
                    }
                    int j = code.IndexOf("]]>", i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    i = j + 3;
                } else {
                    int j = code.IndexOf('>', i);
                    if (j < 0) {
                        return false;
                    }
                    string tagname = code.Substring(i + 1, j - (i + 1));
                    if (tagname.Length < 1 || tagname.Length > 9) {
                        return false;
                    }
                    foreach (char c in tagname) {
                        if (!char.IsUpper(c)) {
                            return false;
                        }
                    }
                    tags.Push(tagname);
                    i = j + 1;
                }
            } else {
                if (tags.Count == 0) {
                    return false;
                }
                ++i;
            }
        }

        return tags.Count == 0;
    }
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
    def isValid(self, code: str) -> bool:
        n = len(code)
        tags = list()

        i = 0
        while i < n:
            if code[i] == "<":
                if i == n - 1:
                    return False
                if code[i + 1] == "/":
                    j = code.find(">", i)
                    if j == -1:
                        return False
                    tagname = code[i+2:j]
                    if not tags or tags[-1] != tagname:
                        return False
                    tags.pop()
                    i = j + 1
                    if not tags and i != n:
                        return False
                elif code[i + 1] == "!":
                    if not tags:
                        return False
                    cdata = code[i+2:i+9]
                    if cdata != "[CDATA[":
                        return False
                    j = code.find("]]>", i)
                    if j == -1:
                        return False
                    i = j + 3
                else:
                    j = code.find(">", i)
                    if j == -1:
                        return False
                    tagname = code[i+1:j]
                    if not 1 <= len(tagname) <= 9 or not all(ch.isupper() for ch in tagname):
                        return False
                    tags.append(tagname)
                    i = j + 1
            else:
                if not tags:
                    return False
                i += 1
        
        return not tags
[sol1-C]
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#define MIN(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))

bool isValid(char * code){
    int n = strlen(code);
    char ** tags = (char **)malloc(sizeof(char *) * n);

    int i = 0;
    int top = 0;
    while (i < n) {
        if (code[i] == '<') {
            if (i == n - 1) {
                return false;
            }
            if (code[i + 1] == '/') {
                char *p = strchr(code + i, '>');
                if (NULL == p) {
                    return false;
                }
                int j = p - code;
                if (top == 0 || strncmp(tags[top - 1], code + i + 2, j - (i + 2)) != 0) {
                    return false;
                }
                free(tags[top - 1]);
                top--;
                i = j + 1;
                if (top == 0 && i != n) {
                    return false;
                }
            } else if (code[i + 1] == '!') {
                if (top == 0) {
                    return false;
                }
                if (strncmp(code + i + 2, "[CDATA[", 7) != 0) {
                    return false;
                }
                char *p = strstr(code + i, "]]>");
                if (NULL == p) {
                    return false;
                }
                int j = p - code;
                i = j + 3;
            } else {
                char *p = strchr(code + i, '>');
                if (NULL == p) {
                    return false;
                }
                int j = p - code;
                int len = MIN(n - i - 1, j - (i + 1));
                if (len < 1 || len > 9) {
                    return false;
                }
                for (int k = 0; k < len; k++) {
                    if (!isupper(code[i + 1 + k])) {
                        return false;
                    }
                }
                char *tagname = (char *)malloc(sizeof(char) * (len + 1));
                strncpy(tagname, code + i + 1, len);
                tagname[len] = 0;
                tags[top++] = tagname;
                i = j + 1;
            }
        } else {
            if (top == 0) {
                return false;
            }
            ++i;
        }
    }
    return top == 0;
}
[sol1-JavaScript]
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var isValid = function(code) {
    const n = code.length;
    const tags = [];

    let i = 0;
    while (i < n) {
        if (code[i] === '<') {
            if (i === n - 1) {
                return false;
            }
            if (code[i + 1] === '/') {
                const j = code.indexOf('>', i);
                if (j < 0) {
                    return false;
                }
                const tagname = code.slice(i + 2, j);
                if (tags.length === 0 || tags[tags.length - 1] !== tagname) {
                    return false;
                }
                tags.pop();
                i = j + 1;
                if (tags.length === 0 && i !== n) {
                    return false;
                }
            } else if (code[i + 1] === '!') {
                if (tags.length === 0) {
                    return false;
                }
                if (i + 9 > n) {
                    return false;
                }
                const cdata = code.slice(i + 2, i + 9);
                if ("[CDATA[" !== cdata) {
                    return false;
                }
                const j = code.indexOf("]]>", i);
                if (j < 0) {
                    return false;
                }
                i = j + 3;
            } else {
                const j = code.indexOf('>', i);
                if (j < 0) {
                    return false;
                }
                const tagname = code.slice(i + 1, j);
                if (tagname.length < 1 || tagname.length > 9) {
                    return false;
                }
                for (let k = 0; k < tagname.length; ++k) {
                    if (!(tagname[k] >= 'A' && tagname[k] <= 'Z')) {
                        return false;
                    }
                }
                tags.push(tagname);
                i = j + 1;
            }
        } else {
            if (tags.length === 0) {
                return false;
            }
            ++i;
        }
    }

    return tags.length === 0;
};
[sol1-Golang]
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func isValid(code string) bool {
    tags := []string{}
    for code != "" {
        if code[0] != '<' {
            if len(tags) == 0 {
                return false
            }
            code = code[1:]
            continue
        }
        if len(code) == 1 {
            return false
        }
        if code[1] == '/' {
            j := strings.IndexByte(code, '>')
            if j == -1 {
                return false
            }
            if len(tags) == 0 || tags[len(tags)-1] != code[2:j] {
                return false
            }
            tags = tags[:len(tags)-1]
            code = code[j+1:]
            if len(tags) == 0 && code != "" {
                return false
            }
        } else if code[1] == '!' {
            if len(tags) == 0 || len(code) < 9 || code[2:9] != "[CDATA[" {
                return false
            }
            j := strings.Index(code, "]]>")
            if j == -1 {
                return false
            }
            code = code[j+3:]
        } else {
            j := strings.IndexByte(code, '>')
            if j == -1 {
                return false
            }
            tagName := code[1:j]
            if tagName == "" || len(tagName) > 9 {
                return false
            }
            for _, ch := range tagName {
                if !unicode.IsUpper(ch) {
                    return false
                }
            }
            tags = append(tags, tagName)
            code = code[j+1:]
        }
    }
    return len(tags) == 0
}

复杂度分析

  • 时间复杂度：O(n)，其中 n 是字符串 code 的长度。我们只需要对 code 进行一次遍历。

  • 空间复杂度：O(n)，即为栈存储标签名称需要使用的空间。

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