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  • 利用顺序栈解决括号匹配问题(c++)-- 数据结构

    题目:

    7-1 括号匹配 (30 分)
     

    给定一串字符,不超过100个字符,可能包括括号、数字、字母、标点符号、空格,编程检查这一串字符中的( ) ,[ ],{ }是否匹配。

    输入格式:

    输入在一行中给出一行字符串,不超过100个字符,可能包括括号、数字、字母、标点符号、空格。

    输出格式:

    如果括号配对,输出yes,否则输出no。

    输入样例1:

    sin(10+20)
    

    输出样例1:

    yes
    

    输入样例2:

    {[}]
    

    输出样例2:

    no


    分析:

    通过详读题目以及例题我们可以知道:程序会读入随机输入的一串字符串,而当只有 '('和')' 、'['和']' 、 '{'和'}'相匹配的时候输出“yes”,其他情况都会输出“no”。

    这时候我们可以采用顺序栈的结构来解决这一个问题:
    将所有的左括号(即" ( 、[ 、{ ")存入栈中,遇到右括号(即" )、]、}")时出栈,再判断两者是否匹配。



    代码:

    #include<iostream>
    #include<string.h>
    using namespace std;
     
    //定义栈 
    #define max_size 200//栈的最大容量 
    typedef char datatype;
    typedef struct{
              datatype zhan[max_size];
              int top;//栈顶 
    }stack;
     
     
    
    //栈的初始化
    void initial(stack &st)
    {
     st.top = 0;
    }
     
     
    
    //类型为datatype的x入栈 
    void push(stack &st, datatype x)
    {
        //当栈顶和max_size相等时,栈满 
               if(st.top == max_size){
                     // cout<<"This stack has already full!";
                     cout<<"no";
                     exit(0);
               }else{
                     st.zhan[st.top] = x;
                     st.top++;
               }
    }
     
     
     
    //出栈 
    char pop(stack &st){
              if(st.top == 0){
                   // cout<<"This stack is empty!";
                   cout<<"no";
                   exit(0);
              }else{
                   st.top--;
                   return st.zhan[st.top];
              }
    } 
     
     
     
    int main(){
     
     stack s;
     initial(s);
     
     /*输入字符串,并将字符串放到字符数组中,
     实现能够逐个扫描字符串中的字符,并且不跳过空格符 
     */ 
     string str;
     getline(cin, str);
     char ch[200]={''};
     strcpy(ch,str.c_str());
     
     
     
     //flag标志状态 1为括号匹配,0为不匹配 
     int flag=1; 
     int i;
     for(i=0; ch[i]!=''; i++){
              //元素若为{,(,[则入栈
              if((ch[i] == '{' )|| (ch[i] =='[') || (ch[i] =='(')){
                      push(s, ch[i]); 
               }//元素若为},),]则出栈 赋值给a 
               else if((ch[i] == '}') || (ch[i] ==']') || (ch[i] ==')')){ 
                      char a;
                      a = pop(s);
                      //若a与ch[i]匹配,进行下一个字符扫描 
                      if((a == '{' && ch[i] == '}') || (a == '(' && ch[i] == ')') || (a == '[' && ch[i] == ']')){
                                continue;
                      }else flag = 0; 
                } 
     }
     
     if(s.top != 0){    //当左括号多出没有与右括号匹配的时候(如:" {() ")
      flag = 0
     } 
     
     if(flag == 0){
      cout<<"no";
     }else cout<<"yes";
     return 0;
    }
     

     
    编程过程中遇到的问题:
     
    1.  在对字符串进行入栈操作时s.top(栈顶)的数值不增加,总为1
     
    错误代码如下:
     
     
     
     
    运行结果如下:
     
     
    这段代码对于初学者来说看上去逻辑和操作过程似乎都没有问题,同时也困扰了我许久,
    在参考了《数据结构(c语言版)》李云清等编著的教程后,我发现我犯了一个致命的低级错误:
    编程push函数的时候,传入的参数为 stack st ,是不具有返回的功能,也就意味着在 push 函数中对于 st.top++ 这个操作没有更改主函数中st.top的数值。
     
     
    修改代码如下:
     
    将传入的参数为 stack st 改为 => 传入的参数为 stack &st,
    当然,将它写成具有返回值的函数或者传入指针也是可行的。
     
     
     
    2. 字符串入栈时,每个字符都入栈,没有通过是否为左括号(即" ( 、[ 、{ ")的判断
     
    错误代码如下:
     
     
     
    运行结果如下:
     
    此运行结果为debug时设置的多点输出,数字均为 s.top ,加个a只是区分两个地方...
     
     
     
    这样看我们的push函数!又似乎没有什么问题对不对!
     
    但实际上if里面的语句是有问题的,受到多年数学的影响,判断是否为左括号,不能写成  "  ch[i] == '{' || '[' || '('  " ,
    而需要修改为: "   (ch[i] == '{' )|| (ch[i] =='[') || (ch[i] =='(')   "
     
    修改后代码:
     
    那么另一个低级错误也就告一段落了...
    可见基础中的基础的重要性啊!
     
     
     
    3.  运行pop函数时,没有字符的返回
     
    错误代码如下:
     
     
     
    运行结果如下: 
     
    第一个数字1为调用push后的flag , 第二个数字0为调用push和pop后的flag
     
     
     
     
     
    从运行结果我们可以看到,理应出栈的 " ) " 和 " } "都是没有正常显示出来的,
    也就是没有正常的返回给错误代码中的 datatype x 。
    一开始我以为是在 函数传入形参的时候,利用引用值返回x 的这种方法并不行,于是我又将它改写成利用含有返回值函数返回我们需要的 x 这种方法(如上图错误代码所示)
    但是结果都是一模一样的,这时候我就揪着这个函数看,很明显的,既然错误不在传入传出的参数中那么只能出现在if{....} 或 else{...}的语句中(显而易见,是在else{...}中)
    bug也很容易看出来了,毕竟也就只有两句。
     
     
     
    修改代码如下:
     
    其实改完回来再看的时候也觉得很无语,第一个入栈的字符(有且只有一个入栈)是在 st.zhan[ 0 ]  中存放的,
    而再错误代码中我首先pop出来的却是  st.zhan[ 1 ]  ,并没有这个字符,程序当然会出错啦。
     
     
     
     
     

    总结:
     
    在这种调用多个函数的这种题目中,debug 可能是最考验人意志力的一步了
    最后再强调一遍: 
     
    基础真的很重要!!!
     
    &&
     
    如有不正确的地方或有值得改进的地方,希望各位大佬指点一下。
    :)
    
    
    ——但少闲人,所以等等。
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