【数据结构08--栈的应用--括号匹配】

• • 括号匹配
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    • 例如
    • 算法思想
    • 栈的定义及其操作
    • 括号匹配核心代码
    • 完整代码
    • 运行测试

括号匹配问题是较为经典的栈的应用了，在Leetcode和数据结构书中时常出现

给定一个字符串，其包含( , ) ,{ , } , [ , ]以及数字，要求判断其括号是否匹配，即：

• 左括号必须用相同类型的右括号闭合
• 左括号必须以正确的顺序闭合

实例 1：

输入: "[2 + (1 - 3)] * 4"
输出：1

实例 2：

输入："(  )    )"
输出：0

• 当遇到 ‘(’ ，‘[’ ，‘{’ 时进行压栈操作，将其压入栈中
• 当遇到 ‘)’ ，‘]’， ‘}’ 时进行弹栈操作，若此时弹出的元素和此时遇到的括号匹配，则继续进行，否则直接退出（即不匹配）
• 为了防止出现单独的 ‘)’ ，’]’ 或 ‘}’ 导致判断错误，在栈的栈底添加了 ‘#’ 标识符，若匹配结束而最后弹出的不是 ‘#’ 则表示有多余单独的 ‘)’ ，’]’ 或 ‘}’ ，则直接退出（即也不匹配）

typedef struct CharStack
{
    int top;    
    int data[MAXSIZE];
} *CharStackPtr,CharStack;

//输出栈
void outPutStack(CharStackPtr tempStack)
{
    for(int i = 0; i <= tempStack->top; ++i)
    {
        printf("%c ",tempStack->data[i]);
    }
    printf("n");
}

//初始化栈
CharStackPtr CharStackInit()
{
    CharStackPtr resultPtr = (CharStackPtr)malloc(sizeof(CharStack));
    resultPtr->top = -1;
    return resultPtr;
}

//压栈
void push(CharStackPtr tempStackPtr, char tempValue)
{
    if(tempStackPtr->top >= MAXSIZE - 1)
    {
        printf("无法压入元素%c：堆栈已满!n",tempValue);
        return ;
    }
    tempStackPtr->top ++;
    tempStackPtr->data[tempStackPtr->top] = tempValue;
}

//弹栈
char pop(CharStackPtr tempStackPtr)
{
    if (tempStackPtr->top == -1)
    {
        printf("不能弹出元素：堆栈为空!n");
        return NULL;
    }
    tempStackPtr->top --;
    return tempStackPtr->data[tempStackPtr->top+1];
}

//括号匹配
bool parenthesisMatching(char* tempString)
{
    
    CharStackPtr tempStack = CharStackInit();
    push(tempStack,'#');
    char tempChar,tempPopedChar;
    for(int i = 0; i< strlen(tempString); ++i)
    {
        tempChar = tempString[i];
        switch (tempChar)
        {
        case '(':
        case '[':
        case '{':
            push(tempStack,tempChar);
            break;
        case ')':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '(')
            {
                return false;
            }
            break;
        case ']':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '[')
            {
                return false;
            }
            break;
        case '}':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '{')
            {
                return false;
            }
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    tempPopedChar = pop(tempStack);
    if(tempPopedChar != '#')
    {
        return false;
    }
    return true;
}

#include 
#include 
#include 

#define MAXSIZE 10

typedef struct CharStack
{
    int top;    
    int data[MAXSIZE];
} *CharStackPtr,CharStack;

//输出栈
void outPutStack(CharStackPtr tempStack)
{
    for(int i = 0; i <= tempStack->top; ++i)
    {
        printf("%c ",tempStack->data[i]);
    }
    printf("n");
}

//初始化栈
CharStackPtr CharStackInit()
{
    CharStackPtr resultPtr = (CharStackPtr)malloc(sizeof(CharStack));
    resultPtr->top = -1;
    return resultPtr;
}

//压栈
void push(CharStackPtr tempStackPtr, char tempValue)
{
    if(tempStackPtr->top >= MAXSIZE - 1)
    {
        printf("无法压入元素%c：堆栈已满!n",tempValue);
        return ;
    }
    tempStackPtr->top ++;
    tempStackPtr->data[tempStackPtr->top] = tempValue;
}

//弹栈
char pop(CharStackPtr tempStackPtr)
{
    if (tempStackPtr->top == -1)
    {
        printf("不能弹出元素：堆栈为空!n");
        return NULL;
    }
    tempStackPtr->top --;
    return tempStackPtr->data[tempStackPtr->top+1];
}

//括号匹配
bool parenthesisMatching(char* tempString)
{
    
    CharStackPtr tempStack = CharStackInit();
    push(tempStack,'#');
    char tempChar,tempPopedChar;
    for(int i = 0; i< strlen(tempString); ++i)
    {
        tempChar = tempString[i];
        switch (tempChar)
        {
        case '(':
        case '[':
        case '{':
            push(tempStack,tempChar);
            break;
        case ')':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '(')
            {
                return false;
            }
            break;
        case ']':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '[')
            {
                return false;
            }
            break;
        case '}':
            tempPopedChar = pop(tempStack);
            if(tempPopedChar != '{')
            {
                return false;
            }
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    tempPopedChar = pop(tempStack);
    if(tempPopedChar != '#')
    {
        return false;
    }
    return true;
}

//测试
void parenthesisMatchingTest()
{
    char *tempExpression;
    tempExpression = "[2 + (1 - 3)] * 4";
    bool tempMatch = parenthesisMatching(tempExpression);
    printf("表达式%s括号匹配吗?  %dn",tempExpression,tempMatch);

    tempExpression = "(  )    )";
    tempMatch = parenthesisMatching(tempExpression);
    printf("表达式%s括号匹配吗?  %dn",tempExpression,tempMatch);

    tempExpression = "()()(())";
    tempMatch = parenthesisMatching(tempExpression);
    printf("表达式%s括号匹配吗?  %dn",tempExpression,tempMatch);
    
    tempExpression = "({}[])";
    tempMatch = parenthesisMatching(tempExpression);
    printf("表达式%s括号匹配吗?  %dn",tempExpression,tempMatch);

    tempExpression = ")(";
    tempMatch = parenthesisMatching(tempExpression);
    printf("表达式%s括号匹配吗?  %dn",tempExpression,tempMatch);
}

int main()
{
    parenthesisMatchingTest();
}

表达式[2 + (1 - 3)] * 4括号匹配吗?  1
表达式(  )    )括号匹配吗?  0
表达式()()(())括号匹配吗?  1
表达式({}[])括号匹配吗?  1
表达式)(括号匹配吗?  0