堆栈应用括号匹配实验

文章目录

 

1实验目的

2实验要求与先验知识

3实验步骤

4实现代码

解决以下问题：

问题概述

一个算术表达式中包括圆括号、方括号和花括号三种形式的括号

编程实现判别表达式中括号是否正确匹配的算法

先验知识

一、栈

• 是一种线性表；

• 限定在表尾进行插入或者删除操作。

• 插入操作被称为 进栈 ，

• 删除操作被称为 出栈 。

• 允许插入和删除的一端（表尾）也被称为 栈顶 （

top ），

• 另外一端（表头）也被称为 栈底 （

bottom ）。

• 后进先出（ LIFO ）

• 后进栈的元素肯定比之前进

栈的元素先出栈

• 先进后出：先进栈的元素肯

定在后进栈的元素之后才能出栈

二、栈的实现

• 栈的存储结构有 2 种

• 顺序栈

顺序栈

• 顺序栈是栈的顺序储存结构

• 利用一组地址连续的存储单元依次存放

自栈底到栈顶的数据元素

• 指针 top 指向栈顶元素在顺序栈中的 下一

个位置

• base 为栈底指针，指向栈底的位置

• 链式栈

 

 

 

 

 

算法思路

不匹配的情况

• 遇到一个右括号，栈内弹出的左括号与之不匹配，例如 此时的右括号是 ] 而栈内的左括号是 {
• 匹配到最后一个括号。栈内已经空了，说明此时多出来了括号
• 处理完所有括号，栈内非空

C语言代码

匹配代码实现代码

void IsBracketCorrect(char exp[], int n) {
	SeqStack myStack;//定义顺序堆栈变量“mystack”
	char c;
	int count1,count2;
	StackInitiate(&myStack);//初始化顺序堆栈
	for (int i = 0; i < n;i++)
	 {
	
		if ((exp[i] == '(' )|| (exp[i] == '[') || (exp[i] == '{')) {
			StackPush(&myStack, exp[i]);//入栈
			count1++;
		}
		else if (exp[i] == ')' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '(') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
			count2++;
		}
		else if (exp[i] == ')' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '(') {
			printf(" 左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (exp[i] == ']' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '[') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
		}
		else if (exp[i] == ']' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '[') {
			printf("左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (exp[i] == '}' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '{') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
		}
		else if (exp[i] == '}' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '{') {
			printf("左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (((exp[i] == ')') || (exp[i] == ']' )|| (exp[i] == '}')) && !StackNotEmpty(myStack)) {
			printf("右括号多于左括号！\n");
			return;
		}
		else if (((exp[i] == ')') || (exp[i] == ']' )|| (exp[i] == '}')) && !StackNotEmpty(myStack)) {
			printf(" 左括号多于右括号！\n");
			return;
			
		}
		else
		{
			printf("0 左右括号匹配次序正确");
			
		}
	}

完整代码

#include
#include
#include 

#define MaxStackSize 100   //顺序栈的最大长度
typedef char DataType;

typedef struct {
	DataType stack[MaxStackSize];
	int top;
}SeqStack;SeqStack* S;

//初始化顺序堆栈S
void StackInitiate(SeqStack* S) {
	S->top = 0;
}

//飞空否
//判断顺序堆栈S是否空，非空则返回1，否则返回0
int StackNotEmpty(SeqStack S) {
	if (S.top <= 0)
		return 0;
	else
		return 1;
}

//入栈
//把数据元素的值x存入顺序堆栈S中，入栈成功返回1，否则返回0
int StackPush(SeqStack* S, DataType x) {
	if (S->top >= MaxStackSize) {
		printf("堆栈已满无法插入！\n");
		return 0;
	}
	else {
		S->stack[S->top] = x;
		S->top++;
		return 1;
	}
}

//出栈
//取出顺序堆栈S的栈顶数据元素值由参数d带回，出栈成功返回1，否则返回0
int StackPop(SeqStack* S, DataType* d) {
	if (S->top <= 0) {
		printf("堆栈已空，无数据元素可出栈！\n");
		return 0;
	}
	else {
		S->top--;
		*d = S->stack[S->top];
		return 1;
	}
}

//取栈顶数据元素
//取顺序栈顶S的当前栈顶数据元素值由参数d带回，成功返回1，否则返回0
int StackTop(SeqStack S, DataType* d) {
	if (S.top <= 0) {
		printf("栈顶已空！");
		return 0;
	}
	else {
		*d = S.stack[S.top - 1];
		return 1;
	}
}
//判断有n个字符的字符串exp匹配是否正确
void IsBracketCorrect(char exp[], int n) {
	SeqStack myStack;//定义顺序堆栈变量“mystack”
	char c;
	int count1,count2;
	StackInitiate(&myStack);//初始化顺序堆栈
	for (int i = 0; i < n;i++)
	 {
	
		if ((exp[i] == '(' )|| (exp[i] == '[') || (exp[i] == '{')) {
			StackPush(&myStack, exp[i]);//入栈
			count1++;
		}
		else if (exp[i] == ')' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '(') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
			count2++;
		}
		else if (exp[i] == ')' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '(') {
			printf(" 左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (exp[i] == ']' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '[') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
		}
		else if (exp[i] == ']' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '[') {
			printf("左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (exp[i] == '}' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c == '{') {
			StackPop(&myStack, &c);//出栈
		}
		else if (exp[i] == '}' && StackNotEmpty(myStack) && StackTop(myStack, &c) && c != '{') {
			printf("左右括号匹配次序不正确！\n");
			return;
			
		}
		else if (((exp[i] == ')') || (exp[i] == ']' )|| (exp[i] == '}')) && !StackNotEmpty(myStack)) {
			printf("右括号多于左括号！\n");
			return;
		}
		else if (((exp[i] == ')') || (exp[i] == ']' )|| (exp[i] == '}')) && !StackNotEmpty(myStack)) {
			printf(" 左括号多于右括号！\n");
			return;
			
		}
		else
		{
			printf("0 左右括号匹配次序正确");
			
		}
	}

	
	if (StackNotEmpty(myStack)) 
	{	
			printf("-1 左右括号配对次序不正确\n");//-1左右括号配对次序不正确
	}

	else 
	{
		printf("0 左右括号匹配正确！\n");
	}
	
}

using namespace std;
int main()
{
	int e,f,g,h;
	char a[e];
	char b[f];
	char c[g];
	char d[h];
	int i;

	printf("请输入几行字符串？：\n");
	scanf("%c",&i);
	fflush(stdin);   //清除标准缓冲区

	printf("\n请输入第一行字符串：");
	scanf("%c",&a);
	fflush(stdin);   //清除标准缓冲区
	e = strlen(a);
	printf("%d",e);
	IsBracketCorrect(a,e);

	printf("\n请输入第二行字符串：");
	scanf("%c",&b);
	fflush(stdin);   //清除标准缓冲区
	f = strlen(b);
	IsBracketCorrect(b,f);

	printf("\n请输入第三行字符串：");
	scanf("%c",&c);
	fflush(stdin);   //清除标准缓冲区
	g = strlen(c);
	IsBracketCorrect(c,g);

	printf("\n请输入第四行字符串：");
	scanf("%c",&d);
	fflush(stdin);   //清除标准缓冲区
	h = strlen(d);

	IsBracketCorrect(d,h);
	
	return (0);
}