用栈检测括号的匹配

栈和队列是信息学竞赛中经常涉及的数据结构，它们在算法和程序设计中有着广泛的应用。

掌握栈和队列的基本原理和操作方法，对于参加信息学竞赛的同学来说是非常重要的。

本文将深入探讨栈和队列的相关知识点，帮助大家更好地理解和掌握这两种数据结构。

一、栈的定义与特点栈是一种先进后出（LIFO）的数据结构，它的特点是只允许在栈顶进行插入和删除操作。

栈可以用数组或链表来实现，常见的操作包括压栈（push）、出栈（pop）、获取栈顶元素（top）等。

栈的应用非常广泛，比如在计算机程序中，函数的调用和返回值的存储就是通过栈来实现的。

二、栈的基本操作1. 压栈（push）：将元素压入栈顶2. 出栈（pop）：将栈顶元素弹出3. 获取栈顶元素（top）：返回栈顶元素的值，但不把它从栈中移除4. 判空：判断栈是否为空5. 获取栈的大小：返回栈中元素的个数三、栈的应用1. 括号匹配：利用栈来检查表达式中的括号是否匹配2. 表达式求值：利用栈来实现中缀表达式转换为后缀表达式，并进行求值3. 迷宫求解：利用栈来实现迷宫的路径搜索4. 回溯算法：在深度优先搜索和递归算法中，通常会用到栈来保存状态信息四、队列的定义与特点队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它的特点是只允许在队尾进行插入操作，在队首进行删除操作。

队列同样可以用数组或链表来实现，常见的操作包括入队（enqueue）、出队（dequeue）、获取队首元素（front）、获取队尾元素（rear）等。

队列在计算机领域也有着广泛的应用，比如线程池、消息队列等都可以用队列来实现。

五、队列的基本操作1. 入队（enqueue）：将元素插入到队列的末尾2. 出队（dequeue）：从队列的头部删除一个元素3. 获取队首元素（front）：返回队列的头部元素的值4. 获取队尾元素（rear）：返回队列的尾部元素的值5. 判空：判断队列是否为空6. 获取队列的大小：返回队列中元素的个数六、队列的应用1. 广度优先搜索算法（BFS）：在图的搜索中，通常会用队列来实现BFS算法2. 线程池：利用队列来实现任务的调度3. 消息队列：在分布式系统中，常常会用队列来进行消息的传递4. 最近最少使用（LRU）缓存算法：利用队列实现LRU缓存淘汰在信息学竞赛中，栈和队列的相关题目经常出现，并且有一定的难度。

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。

算法题合法的括号字符串合法的括号字符串是指由左右括号组成的字符串，满足以下条件：1. 左右括号必须成对出现，即每个左括号都有一个对应的右括号。

2. 括号的嵌套关系必须正确，即括号不能交叉嵌套，每个右括号必须与其前面最近的未匹配的左括号匹配。

以下是多个角度全面完整回答关于合法的括号字符串的问题：1. 如何判断一个括号字符串是否合法？要判断一个括号字符串是否合法，可以使用栈来辅助判断。

遍历字符串的每个字符，当遇到左括号时，将其入栈；当遇到右括号时，判断栈顶是否为对应的左括号，如果是，则将栈顶元素出栈，继续遍历；如果不是，则该括号字符串不合法。

最后，如果栈为空，则表示括号字符串合法，否则不合法。

2. 如何生成所有合法的括号字符串？可以使用递归的方法来生成所有合法的括号字符串。

从空字符串开始，每次递归时有两种选择，添加一个左括号或者添加一个右括号。

但需要注意的是，添加左括号的条件是左括号的数量小于n，添加右括号的条件是右括号的数量小于左括号的数量。

递归的终止条件是左右括号的数量都等于 n。

通过递归生成的所有字符串都是合法的括号字符串。

3. 如何求解最长的合法括号子串的长度？可以使用动态规划的方法来求解最长的合法括号子串的长度。

定义一个动态规划数组 dp，其中 dp[i] 表示以第 i 个字符结尾的最长合法括号子串的长度。

遍历字符串的每个字符，当遇到右括号时，判断前一个字符是否为左括号，如果是，则 dp[i] = dp[i-2]+ 2；如果前一个字符是右括号，并且前一个字符之前的最长合法括号子串的前一个字符是左括号，则 dp[i] = dp[i-1] + dp[i-dp[i-1]-2] + 2。

最终，最长的合法括号子串的长度即为 dp 数组中的最大值。

4. 是否存在非递归的方法来生成所有合法的括号字符串？是的，除了使用递归的方法生成所有合法的括号字符串外，还可以使用非递归的方法。

可以使用回溯法来生成所有合法的括号字符串。

实验二、括号匹配一、问题描述假设一个输入字符串中包含圆括号、方括号和花括号三种类型的括号，以及其它一些任意字符。

编写程序，判别串中的括号是否正确匹配，即必须满足以下条件1.各种左、右括号的个数要一致；2.要符合正确的嵌套规则。

基本方法：在算法中设置一个栈，每读入一个括号，若是右括号，则或者使置于栈顶的最后进入的左括号消解，或者是不合法的情况；若是左括号，则压入栈中，同时在算法的开始和结束时，栈都应该为空，否则不合法。

二、基本要求输入一个算术表达式，利用栈存储结构来存入左括号，然后判断表达式中的括号是否匹配。

三、测试数据（1）([3＋2]+(7*9))（2）[([3/2 ]-[5*6])]（3）[7+8-(8-9])（4）(2+](3*9)))四、实现提示1、算法思路(1)对于栈的操作包括初始化initstack、判断栈是否满sfull、判断栈是否空sempty、入栈push和出栈pop操作。

该函数被主函数调用。

(2)在主函数中输入一个算术表达式，依次取出该算术表达式的某个字符，如果是左括号则入栈，如果是右括号则出栈，并判断右括号与出栈的元素是否匹配。

当算术表达式取完后，再判断栈是否为空，如果不空，则说明括号不匹配。

2、数据结构typedef struct stk//定义的栈结构{char *s; //栈中存放元素int top;//栈顶指针}stack;3、基本操作void initstack(stack *st) /* 栈s1和s2的初始化操作，st为指向s1或s2的指针 */int sfull(stack st) /* 判断栈s1和s2是否满的操作 */int sempty(stack st) /* 判断栈s1和s2是否空的操作 */int push(stack st,char e) /* 入栈操作，e为栈中结点类型 */int pop(stack *st,char *e) /*出栈操作,e为指向栈中结点的指针类型 */5、主程序main(){int i=0;char e;stack s1;//存放左括号的栈char str[100];//存放算术表达式的值initstack(&s1);printf("请输入表达式\n");gets(str);//输入算术表达式while(i<strlen(str)){if (str[i]=='('||str[i]=='['||str[i]=='{'){……}else if (str[i]==')'||str[i]==']'||str[i]=='}'){……else i++;}……}5、输出结果测试数据（1）([3＋2]+(7*9))括号匹配（2）[([3/2 ]-[5*6])]括号匹配（3）[7+8-(8-9])第10个元素左右括号不匹配（4）(2+](3*9)))第4个元素左右括号不匹配。

三种括号识别算法括号识别算法是文本处理和编程中常用的一种算法，用于识别和处理括号的匹配关系。

在此，我将介绍三种常见的括号识别算法：栈算法、递归算法和有限自动机算法。

1.栈算法：栈算法是最常用的括号识别算法之一、该算法使用一个栈数据结构来存储左括号，并通过栈的特性来判断右括号是否与栈顶的左括号匹配。

算法步骤：-创建一个空栈，用于存储左括号。

-从左到右遍历文本中的每个字符。

-如果遇到左括号（如'{'、'['、'('），则将其入栈。

-如果遇到右括号（如'}'、']'、')'），则判断栈是否为空。

若为空，则该右括号无匹配的左括号，识别失败。

若非空，则取出栈顶的左括号，并判断右括号与栈顶左括号是否匹配。

若匹配，则继续遍历下一个字符；若不匹配，则识别失败。

-遍历结束后，若栈为空，则识别成功；若栈非空，则有左括号没有匹配的右括号，识别失败。

栈算法的时间复杂度为O(n)，其中n为文本的长度。

2.递归算法：递归算法是另一种常见的括号识别算法。

该算法使用递归的方式来判断括号的匹配关系。

算法步骤：-从左到右遍历文本中的每个字符。

-如果遇到左括号（如'{'、'['、'('），则寻找与之匹配的右括号。

具体做法是，在遇到右括号之前，统计遇到的左括号的数量，直到左括号数量与右括号数量相等，并且右括号与最后一个遇到的左括号匹配。

若找到匹配的右括号，则继续遍历下一个字符；若不匹配，则识别失败。

-遍历结束后，如果找到了与每个左括号匹配的右括号，则识别成功；否则，识别失败。

递归算法的时间复杂度和栈算法类似，也是O(n)。

3.有限自动机算法：有限自动机算法是一种使用状态机的方式来识别括号的算法。

该算法使用有限状态机的转移来处理括号的匹配关系。

算法步骤：-定义括号匹配的有限状态机，包括起始状态、接受状态和转移规则。

python实现括号匹配1.⽤⼀个栈【python中可以⽤List】就可以解决，时间和空间复杂度都是O(n)# -*- coding: utf8 -*-# 符号表SYMBOLS = {'}': '{', ']': '[', ')': '(', '>': '<'}SYMBOLS_L, SYMBOLS_R = SYMBOLS.values(), SYMBOLS.keys()def check(s):arr = []for c in s:if c in SYMBOLS_L:# 左符号⼊栈arr.append(c)elif c in SYMBOLS_R:# 右符号要么出栈，要么匹配失败if arr and arr[-1] == SYMBOLS[c]:arr.pop()else:return Falsereturn Trueprint(check("3 * {3 +[(2 -3) * (4+5)]}"))print(check("3 * {3+ [4 - 6}]"))2.# 存储左括号和右括号open_brackets = '([{<'close_brackets = ')]}>'# 映射左右括号便于出栈判断brackets_map = {')': '(', ']': '[', '}': '{', '>': '<'}# 对于每⼀⾏数据，进⾏如下判定若括号为左括号，加⼊栈，若括号为右括号，判断是否跟栈尾括号对应，若对应，弹出栈尾元素，若所有括号均正确闭合，则最后栈为空。

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。

对标记符号进行匹配检查的方法
对标记符号进行匹配检查是编程中必须要掌握的技能之一。

标记符号包括括号、方括号、大括号、引号等符号。

在编程过程中，经常会遇到标记符号不匹配的情况，导致程序无法正常运行。

因此，对标记符号进行匹配检查是非常重要的。

具体方法如下：
1. 首先，需要定义一个栈来存储标记符号。

2. 遍历文本，如果遇到左括号、左方括号、左大括号等符号，就将其压入栈中。

3. 如果遇到右括号、右方括号、右大括号等符号，就从栈中取出一个元素进行匹配。

如果匹配成功，则继续遍历文本；如果匹配失败，则说明标记符号不匹配，程序无法正常运行。

4. 如果遍历完文本后，栈中还有元素，则说明标记符号不匹配，程序无法正常运行。

通过上述方法，可以有效地对标记符号进行匹配检查，确保程序的正常运行。

需要注意的是，不同编程语言对标记符号的匹配要求可能不同，需要根据具体语言的规范进行检查。

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