Stack-括号匹配
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stack的知识点1. 栈的定义和特点栈(Stack)是一种具有特殊限制的线性数据结构,它的特点是“后进先出”(Last In First Out,LIFO)。
栈在计算机科学中有着广泛的应用,是一种非常重要的数据结构。
2. 栈的基本操作栈的基本操作包括入栈(push)和出栈(pop)两个操作。
•入栈操作:将元素添加到栈的顶部,使其成为新的栈顶元素。
•出栈操作:移除栈顶的元素,并返回被移除的元素。
除了入栈和出栈操作外,栈还支持其他操作,如获取栈顶元素(top)、判断栈是否为空(empty)、获取栈的大小(size)等。
3. 栈的实现方式栈可以使用数组或链表来实现。
•数组实现:使用数组来存储栈中的元素,通过一个指针来指示栈顶元素的位置。
入栈操作将元素添加到数组的末尾,出栈操作将指针向前移动一位。
•链表实现:使用链表来存储栈中的元素,每个节点包含一个数据元素和一个指向下一个节点的指针。
入栈操作将新元素插入链表的头部,出栈操作将头节点移除。
4. 栈的应用场景栈在计算机科学中有许多应用场景,以下是一些常见的应用场景。
•函数调用栈:在函数调用时,参数、局部变量和返回地址等信息会被压入栈中,函数返回时再从栈中弹出这些信息。
•表达式求值:栈可以用于解析和计算数学表达式,如中缀表达式的转换和后缀表达式的计算。
•括号匹配:栈可以用于检查表达式中的括号是否匹配,如圆括号、方括号和花括号等。
•浏览器的前进和后退功能:浏览器使用栈来记录用户访问的网页历史,通过栈的出栈和入栈操作实现前进和后退功能。
5. 栈的复杂度分析栈的入栈和出栈操作都只涉及到栈顶元素,所以这两个操作的时间复杂度都是O(1)。
而获取栈顶元素、判断栈是否为空和获取栈的大小等操作也都可以在O(1)时间内完成。
6. 总结栈是一种非常重要的数据结构,具有广泛的应用场景。
它的特点是“后进先出”,支持入栈和出栈等基本操作。
栈可以使用数组或链表来实现,常见的应用场景包括函数调用栈、表达式求值、括号匹配和浏览器的前进后退功能等。
一、实验目的本次实验旨在通过编写程序实现括号匹配功能,加深对栈数据结构原理的理解和应用。
通过实验,掌握栈的基本操作,如入栈、出栈、判断栈空等,并学会利用栈解决括号匹配问题。
二、实验原理1. 栈是一种后进先出(LIFO)的线性数据结构,它只允许在栈顶进行插入和删除操作。
2. 括号匹配问题是指在一个字符串中,判断左右括号是否成对出现,且对应匹配。
3. 在解决括号匹配问题时,可以使用栈来存储遇到的左括号,并在遇到右括号时进行匹配。
如果栈为空或括号不匹配,则判断为无效括号。
如果栈为空,表示括号匹配正确,否则表示不匹配。
三、实验内容1. 定义栈结构体,包括栈的最大容量、栈顶指针、栈底指针、栈元素数组等。
2. 编写栈的基本操作函数,如初始化、入栈、出栈、判断栈空等。
3. 编写括号匹配函数,利用栈实现括号匹配功能。
4. 编写主函数,接收用户输入的字符串,调用括号匹配函数进行判断,并输出结果。
四、实验步骤1. 定义栈结构体和栈的基本操作函数。
```c#define MAX_SIZE 100typedef struct {char data[MAX_SIZE];int top;} Stack;void InitStack(Stack s) {s->top = -1;}int IsEmpty(Stack s) {return s->top == -1;}void Push(Stack s, char x) {if (s->top == MAX_SIZE - 1) { return;}s->data[++s->top] = x;}char Pop(Stack s) {if (s->top == -1) {return '\0';}return s->data[s->top--];}```2. 编写括号匹配函数。
```cint BracketMatch(char str) {Stack s;InitStack(&s);while (str) {if (str == '(' || str == '[' || str == '{') {Push(&s, str);} else if (str == ')' || str == ']' || str == '}') {if (IsEmpty(&s)) {return 0; // 不匹配}char c = Pop(&s);if ((c == '(' && str != ')') || (c == '[' && str != ']') || (c == '{' && str != '}')) {return 0; // 不匹配}}str++;}return IsEmpty(&s); // 栈为空,匹配成功}```3. 编写主函数。
栈与队列的应用栈(Stack)和队列(Queue)是计算机科学中常见的数据结构,它们分别具有先进后出(Last-In-First-Out, LIFO)和先进先出(First-In-First-Out, FIFO)的特性。
这两种数据结构在计算机领域有着广泛的应用,本文将介绍一些栈与队列的常见应用场景。
一、栈的应用1. 括号匹配栈常被用于判断表达式中的括号是否匹配。
通过遍历表达式中的每个字符,将左括号入栈,当遇到右括号时,检查栈顶元素与右括号是否匹配。
若匹配,则出栈;若不匹配,则说明括号不匹配。
2. 浏览器的前进与后退功能在浏览器中,我们可以通过点击前进和后退按钮来在不同的网页之间切换。
这种功能可以使用两个栈来实现:一个栈用于存储用户浏览的历史页面,另一个栈用于存储用户后退的页面。
当用户点击前进按钮时,从后退栈中弹出页面并推入历史页面栈;当用户点击后退按钮时,从历史页面栈中取出页面并推入后退页面栈。
3. 函数调用与递归在程序中,函数的调用是通过栈来实现的。
当一个函数被调用时,系统会将该函数的返回地址和参数等信息压入栈中;当函数执行完毕后,从栈中弹出返回地址,继续执行调用函数的下一条指令。
4. 表达式求值中缀表达式求值通常需要借助栈来实现。
通过将表达式转换成后缀表达式,并使用栈存储运算符和操作数,可以按照规定的优先级进行计算,得到最终的结果。
二、队列的应用1. 打印任务队列在计算机系统中,多个用户同时提交打印任务时,可以使用队列来管理这些任务。
每当有新的任务到达时,将其加入队列尾部,打印机则从队列头部取出任务进行打印。
这样可以保证任务的顺序性,并避免多个任务之间的冲突。
2. 消息队列在分布式系统中,消息队列通常用于解耦不同模块之间的通信。
一个模块可以将消息发送到队列中,而其他模块可以异步地从队列中获取消息并进行相应的处理。
这种方式提高了系统的可伸缩性和稳定性。
3. 广度优先搜索在图论中,广度优先搜索(Breadth-First Search, BFS)可以借助队列来实现。
解决括号匹配问题的思路方法和流程解决括号匹配问题的思路方法和流程引言括号匹配问题是编程中常见的问题,特别是在字符串处理和栈的应用中。
本文介绍了解决括号匹配问题的思路方法和流程,帮助读者更好地理解和解决这一问题。
思路方法和流程1.定义括号匹配问题:括号匹配问题指在一个字符串中判断左右括号是否合法匹配的问题。
2.基本思路:括号匹配问题可以使用栈的数据结构来解决。
我们可以遍历字符串,遇到左括号则入栈,遇到右括号则与栈顶元素比较,如果匹配则栈顶元素出栈,否则说明左右括号不匹配。
3.算法流程:–创建一个空栈,用于存储左括号。
–遍历字符串中的每一个字符。
–如果当前字符是左括号,则将其入栈。
–如果当前字符是右括号,则与栈顶元素比较。
–如果栈为空或栈顶元素与当前字符不匹配,则说明左右括号不匹配,返回 false。
–如果栈顶元素与当前字符匹配,则将栈顶元素出栈。
–遍历完字符串后,如果栈为空,则说明所有左右括号都匹配,返回 true;否则,返回 false。
4.代码示例(使用Python实现):def is_valid_parentheses(s: str) -> bool: stack = []for c in s:if c == "(" or c == "{" or c == "[":(c)else:if not stack:return Falseif c == ")" and stack[-1] != "(":return Falseif c == "}" and stack[-1] != "{":return Falseif c == "]" and stack[-1] != "[":return False()return not stack5.复杂度分析:–时间复杂度:遍历字符串的时间复杂度为 O(n),其中 n 为字符串的长度。
括号匹配算法
1 括号匹配算法
括号匹配算法又称为括号配对算法,也称作括号匹配问题,是指
在给定一组字符(括号)中,检查括号是否正确配对,即两个相同类
型的括号是否能够互相匹配。
括号配对算法涉及到判断括号间关系的一个基本问题。
括号主要有:大括号、中括号、小括号和圆括号等。
括号指的是具有某种特定
含义的文字标签,具有某种特定的语义内容,但是有时括号会由于某
种原因出现排列错误,这时便需要使用括号配对算法来检测括号的正
确性。
括号配对算法的基本思想是:一个左括号对应一个右括号,要求
对应括号之间没有其它字符及转义符号。
输入一个字符串,检查括号
是否完全匹配。
可以借助stack来实现,遇到左括号就入栈,遇到右
括号就出栈,最终判断出栈的字符是否是和左括号的配对的字符。
如
果栈最终是空的,代表字符串中的所有左右括号都是匹配的。
括号配对算法不仅可以用来检测括号正确配对,还可以用于查找
括号内容,同时可以应用于语音识别、文档分析和图形识别。
此外,
括号配对算法还可用于编译器的语法验证,帮助开发者确保程序质量,提高代码质量,避免在编译程序时发生异常。
总而言之,括号配对算法是一个简单又实用的应用。
它可以在多个领域被应用,并有助于确保编码的准确性,以保证代码质量。
数据结构-栈的实现之括号匹配检测假设表达式中只允许两种括号:()、{};正确表达顺序为:()或{}或({})或{({}{})}的形势;如{(}或(})或({)}的表达形势均不对。
算法的设计思想: 出现左括弧则进栈; 出现右括弧则⾸先检测栈是否为空, 若栈空则表明此右括弧多余,表达式不匹配。
否则和栈顶数据⽐较,若匹配则栈顶出栈。
否则表明表达式不匹配; 最后若栈空且没有做鱼右括弧则匹配正确,否则表明不匹配。
实现代码如下(Stack.h头⽂件为之前写的数据结构-栈的顺序结构中写的数组那个⽅法,⽤到了⾥⾯栈的结构和连个基本栈操作)1void Matching(char e[])2 {3 Stack S;4 InitStack(S);5 unsigned int i = 0, state = 1;6char z;7while((int)(i <= strlen(e)) && state && e[i] != '\0') //结束条件超出数组长度或state为0或字符串结束8 {9switch(e[i])10 {11case'(':12case'{':13 Push(S,e[i]); //遇到({则进栈14 i++;15break;16case')':17 GetTop(S,z);18if(!StackEmpty(S) && z == '(') //遇到)则判断栈顶是不是(,是的话出栈,不是则不匹配19 {20 Pop(S,z);21 i++;22 }23else24 state = 0;25break;26case'}':27 GetTop(S,z);28if(!StackEmpty(S) && z == '{')//遇到}则判断栈顶是不是{,是则出栈,不是则不匹配29 {30 Pop(S,z);31 i++;32 }33else34 state = 0;35break;36 }37 }38if(StackEmpty(S) && state) //空栈且state不为0则全部匹配39 printf("括号全部匹配");40else41 printf("括号不匹配");42 }主函数测试代码如下:1void main()2 {3char e[20];4 printf("请输⼊括号:");5 scanf("%s",e);6 Matching(e);7 }测试只要输⼊表达式格式正确,则匹配结果是正确的。
用栈检验括号匹配c语言一、背景介绍在程序设计中,括号匹配是一个非常重要的问题。
在C语言中,括号匹配错误往往会导致程序崩溃或者出现不可预料的结果。
因此,在编写C语言代码时,检验括号匹配是必不可少的。
二、栈的概念栈是一种数据结构,它具有后进先出(LIFO)的特点。
通俗地说,就像我们平时吃饭时叠放餐具一样,后放进去的餐具会先被取出来。
三、栈的实现在C语言中,可以使用数组和指针来实现栈。
以下是使用数组实现栈的代码:```#define MAXSIZE 100 // 定义栈的最大长度typedef struct {char data[MAXSIZE]; // 存储数据int top; // 栈顶指针} Stack;void initStack(Stack *s) {s->top = -1;}int isStackEmpty(Stack *s) {return s->top == -1;}int isStackFull(Stack *s) {return s->top == MAXSIZE - 1; }void push(Stack *s, char c) {if (isStackFull(s)) {printf("Stack is full.\n");return;}s->data[++(s->top)] = c;}char pop(Stack *s) {if (isStackEmpty(s)) {printf("Stack is empty.\n");return '\0';}return s->data[(s->top)--];}```四、括号匹配的思路在C语言中,括号包括圆括号"()"、方括号"[]"和花括号"{}"。
检验括号匹配的思路如下:1. 遍历字符串中的每一个字符。
括号匹配问题栈c语言括号匹配问题是计算机科学领域中十分重要的一个主题,它可以在处理括号匹配问题中发挥作用。
括号匹配问题被广泛应用在计算机科学领域中,比如编译器,语法分析等领域。
要解决括号匹配问题,常用的方法之一就是使用栈数据结构来解决。
栈是一种非常简单而又十分有效的数据结构,它的特点是“后进先出”(LIFO),即一个元素最先被放入栈中,在任何情况下都会最后被取出。
因此,使用栈来解决括号匹配问题,是一种非常有效的方法。
那么,栈的c语言实现是怎样的呢?在c语言中,可以使用结构体来实现栈。
栈的结构体由以下三部分组成:Top指针,MaxSize和Data,其中Top指针表示栈顶元素的位置;MaxSize表示栈的最大存储容量;Data是存储栈内元素的数组。
栈的实现需要定义一些函数,比如push()和pop()函数,用于入栈和出栈的操作;isEmpty()函数,用于判断栈是否为空;isFull()函数,用于判断栈是否已满,以及压栈和出栈元素到栈顶等等。
接下来就是使用栈来解决括号匹配问题了。
首先,要判断输入的字符串中括号是否匹配,可以使用计数法来判断。
例如,如果字符串中出现“(”,就把计数器加1,若出现“)”,就把计数器减1;最后如果计数器为0,则说明字符串中括号是匹配的。
如果字符串的括号是匹配的,则可以使用栈来检验字符串中括号的匹配情况。
从字符串的第一个字符开始遍历,如果当前字符为“(”,则压进栈;如果当前字符为“)”,则出栈一个“(”,表示当前字符与栈中的“(”匹配;如果栈中没有“(”,则说明当前字符串中括号不匹配。
例如,“(()())”这个字符串,经过上述操作,最后栈空,说明括号是完全匹配的。
而“(())()”这个字符串,之后经过操作,栈中会剩一个“(”,说明括号不匹配。
总结以上就是括号匹配问题栈的c语言实现的内容,括号匹配问题是计算机领域中一个常见的问题,栈的c语言实现就是使用结构体定义栈,然后定义一些函数,来实现栈的入栈和出栈操作,最后通过计数法或者栈结构,来判断字符串中括号是否完全匹配。
括号的匹配1. 需求和规格说明(1)实现括号的是否匹配的判定。
(2)实现匹配错误的提示。
(3)实现栈内容的动态显示。
2.设计2.1.设计思想(1)对于括号匹配的判定,首先输入字符串到缓冲区。
逐个字符读取字串,遇到的是左括号则入栈,若是右括号,则出栈。
出栈的左括号如果和右括号匹配,则一对括号匹配成功;否则,这对括号匹配失败,并给出错误提示。
(2)分析括号匹配错误出现的情况,主要有三种:左括号数大于右括号数,左括号与右括号不匹配,右括号数大于左括号数。
根据栈的存储情况就能判定出这三种情况,并且实时的将信息放映到可视化控件上。
(3)对于匹配过程和栈内容的动态显示,可以用listbox 控件实时的显示和更新。
窗口上有两个listbox 控件,第一个动态显示push 和pop 动作以及提示错误信息;第二个listbox 则动态模拟栈内的存储情况。
2.2.设计表示(1)存储结构Node 节点template <class element>class Node{public:element ele;Node *pre; // 前驱指针Node *next; //后继指针Node(){pre=NULL; next=NULL;}Node(element e){ele=e;pre=NULL;next=NULL;}Node * MakeNode(element e)//传入参数返回一个节点指实现参数的封装针,{Node<element> *temp=new Node(e); return temp;}};MyListStack 链栈template <class element> class MyListStack{public:Node<element> *base;Node<element> *top;int index;MyListStack() //初始化链表{base=new Node<element>(); top=base;index=0;}void push(element n) //push{Node<element> *temp=new Node<element>(n); top->next=temp;temp->pre=top;top=temp; index++;}void pop(element & out) //pop{ out=top->ele; top=top->pre; delete top->next; top->next=NULL; index--;}BOOL isEmpty(); //返回栈是否为空{if(index) return FALSE;else return TRUE;}virtual ~MyListStack() //析构链栈,释放空间{Node<element> *p=base; Node<element> *q=p->next;while(p->next!=NULL){ delete p; p=q; q=p->next;} delete p;}};(2)涉及的操作void CKuohaopipeiDlg::OnButtonClear() // 清空窗口控件。
括号匹配检测实验报告本实验旨在设计和实现一个括号匹配检测算法,检测给定字符串中的括号是否正确匹配。
实验原理:括号匹配检测是一种常见的算法问题。
其基本原理是利用栈(Stack)数据结构进行括号的匹配。
当遇到左括号时,将其入栈;当遇到右括号时,判断栈顶元素是否与其对应的左括号相匹配,若匹配则将栈顶元素出栈,继续检测下一个字符;若不匹配,则说明括号不正确匹配,返回匹配失败;最后,若栈为空,则说明所有括号都正确匹配,返回匹配成功。
实验步骤:1. 设计栈数据结构及括号匹配检测算法。
2. 实现算法代码。
3. 设计测试用例,包括正确匹配和不正确匹配的字符串。
4. 运行测试用例,检测算法的正确性和效率。
5. 分析实验结果并撰写实验报告。
实验代码:以下是一个用Python语言实现的括号匹配检测算法示例代码:pythonclass Stack:def __init__(self):self.stack = []def is_empty(self):return len(self.stack) == 0def push(self, element):self.stack.append(element)def pop(self):if not self.is_empty():return self.stack.pop()else:return Nonedef peek(self):if not self.is_empty():return self.stack[-1]else:return Nonedef bracket_match(string):stack = Stack() # 创建栈对象brackets = {'(': ')', '[': ']', '{': '}'}for char in string:if char in brackets: # 左括号入栈stack.push(char)elif char in brackets.values(): # 右括号与栈顶元素匹配if stack.is_empty():return Falseif brackets[stack.peek()] == char:stack.pop()else:return Falsereturn stack.is_empty()# 测试用例test_cases = ["()", "{[]}", "[{()}]", "(}", "{[}]"]for test_case in test_cases:if bracket_match(test_case):print(test_case, "匹配成功")else:print(test_case, "匹配失败")实验结果:运行测试用例,可以得到以下结果:- "()" 匹配成功- "{[]}" 匹配成功- "[{()}]" 匹配成功- "(}" 匹配失败- "{[}]" 匹配失败实验讨论:根据实验结果,我们可以看到算法能够正确地检测出括号的匹配情况。
Stack-匹配多种括号
假设一个算法表达式中可以包含三种括号:圆括号“(”和“)”,方括号“[”和“]”,花括号“{”和“}”,且这三种括号可按任意的次序嵌套使用。
编写判别给定表达式中所含括号是否正确匹对出现的算法
#include <stdio.h> #include <malloc.h>
#define STACKSIZE 100
#define SIZEINCREAMENT 20
typedef struct { //栈
char *base;
char *top;
int stackSize;
} SqStack;
void initStack(SqStack &S) { //初始化一个栈
S.base = S.top = (char *)malloc(sizeof(char) * STACKSIZE);
S.stackSize = STACKSIZE;
}
void pop(SqStack &S, char &e) { //出栈
if(S.base == S.top) { e = NULL; return ; }
e = *--S.top;
}
void push(SqStack &S, char e) { //入栈
if(S.top - S.base >= S.stackSize) {
S.base = (char *)realloc(S.base, (S.stackSize + SIZEINCREAMENT) * sizeof(char));
S.top = S.base + S.stackSize;
S.stackSize += SIZEINCREAMENT;
}
*S.top = e;
S.top++;
}
bool match(char c1, char c2) { //c1和c2是否匹配
if((c1 == '{' && c2 == '}') || (c1 == '[' && c2 == ']') || (c1 == '(' && c2 == ')')) return true;
return false;
}
bool isBracketMatch() { //匹配括号
SqStack bracketStack;
char c, ch;
c = getchar();
initStack(bracketStack);
while(c != '\n') {
if(c == '{' || c == '[' || c == '(') {
push(bracketStack, c);
} else if(c == '}' || c == ']' || c == ')') {
if(bracketStack.base == bracketStack.top) return false;
pop(bracketStack, ch);
if(!match(ch, c)) return false;
}
c = getchar();
}
if(bracketStack.base == bracketStack.top) return true;
return false;
}
void main() {
printf("请输入括号:圆括号“(”和“)”,方括号“[”和“]”,花括号“{”和“}”\n");
if(isBracketMatch()) printf("括号是匹配的!\n");
else printf("括号是不匹配的!\n");
}。