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]={'\0'}; 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]!='\0'; 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:
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190326235747162-1994920223.png)
运行结果如下:
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190326235615558-474420247.png)
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。
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327000759078-935730017.png)
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:
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327074148811-2003963105.png)
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...
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327073645555-1961757794.png)
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!
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327074427977-1102342228.png)
3. 运行pop函数时,没有字符的返回
错误代码如下:
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327080618387-1021697062.png)
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
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327080644098-2125500503.png)
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327080729218-517933121.png)
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。
![](https://img2018.cnblogs.com/blog/1497599/201903/1497599-20190327081613461-363233245.png)
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。