"本文将介绍如何利用栈来实现括号匹配的算法,主要涉及数据结构中的栈操作,包括入栈、出栈以及判断括号匹配的功能。" 在计算机科学中,括号匹配是一个常见的问题,它涉及到字符串处理和编译原理。当我们处理含有不同类型的括号(如圆括号“()”、方括号“[]”、大括号“{}”和尖括号“<>”)的表达式时,我们需要确保每个打开的括号都有对应的关闭括号,并且它们按照正确的顺序出现。这里,我们使用栈这一数据结构来解决这个问题。 栈是一种后进先出(LIFO,Last In First Out)的数据结构,非常适合用于处理这种问题,因为它允许我们检查最近放入的元素(即最后一个进入栈的元素,即打开的括号)与当前遇到的关闭括号是否匹配。 首先,创建一个名为`SeqStack`的栈类,包含以下成员: 1. `elements`:存储栈元素的字符数组。 2. `top`:表示栈顶元素的索引,初始值为-1表示栈空。 3. `maxSize`:栈的最大容量。 `SeqStack`类还包括以下几个方法: - 构造函数`SeqStack(int sz)`:初始化栈,分配内存空间。 - 构造函数中还包括对栈溢出的处理,通过`overflowProcess()`方法扩大栈的大小。 - `Push(char &x)`:将元素压入栈中,如果栈满则调用`overflowProcess()`。 - `Pop(char &x)`:弹出栈顶元素,返回0表示成功。 - `IsEmpty()`:判断栈是否为空。 - `IsFull()`:判断栈是否已满。 - `PrintMatchedPairs(char *exp)`:用于打印匹配的括号对,遍历输入表达式`exp`,根据括号类型进行相应的栈操作。 在`PrintMatchedPairs`方法中,我们遍历输入的表达式,每遇到一个打开的括号就将其压入栈中;如果遇到一个关闭的括号,我们就检查栈是否为空,如果不为空,则弹出栈顶的打开括号,比较两者是否匹配。如果不匹配或栈为空,说明括号不匹配,输出错误信息;如果匹配,继续遍历。 在提供的代码中,`exp`是一个包含括号的字符串,以'#'作为结束标志。当遍历到关闭括号时,如果没有对应的打开括号(即栈为空),则输出“Unmatched parentheses”表示括号匹配失败。如果遍历完整个表达式后栈非空,说明存在未闭合的括号,同样输出错误信息。 这个算法的效率取决于输入表达式的长度,因为每次操作都是常数时间复杂度。对于大型表达式,这种基于栈的方法仍然是高效的,因为它只需要线性时间就能完成括号匹配。 总结来说,通过使用栈,我们可以有效地解决括号匹配问题,实现快速、简洁的算法。这种方法在编译器设计、语法分析和许多其他编程任务中都有广泛的应用。
using namespace std;
#include<string.h>
#include<stdio.h>
//#include"stack.h"
class SeqStack{
public:
SeqStack(int sz=50);
~SeqStack() {delete[]elements;}
void Push(char& x);
int Pop(char& x);
int IsEmpty() const { return top == -1; }
int IsFull() const { return top == maxSize-1; }
void overflowProcess();
void PrintMatchedParis(char * exp);
private:
char *elements;
int top;
int maxSize;
};
SeqStack::SeqStack(int sz){
top=-1;maxSize=sz;
elements=new char[maxSize];
};
void SeqStack::overflowProcess() {
char *newArray = new char [2*maxSize];
for (int i = 0; i <= top; i++)
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