利用栈实现括号匹配 c++

本文介绍了如何利用栈来实现括号匹配的算法。在遍历括号序列时,遇到左括号进栈,遇到右括号则检查与栈顶元素是否匹配。遍历结束后,栈为空则表示括号匹配成功。示例代码使用了C++的栈库。

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算法过程

对于一个括号的序列,例如 {[()]} ,当我们从左向右遍历时,如果要确定右括号所对应的左括号是否存在,就需要将左括号记录下来,并且要做到最先记录的符号的最后被匹配,那么最合适的数据结构就是栈了。

  • 遇到一个左括号,进栈
  • 遇到一个右括号,判断其与栈顶元素是否匹配,如果不匹配,则返回0标识失败
  • 当遇到’ \0’ 时遍历完括号串,这个时候判断栈是否为空,非空返回0,空返回1标识成功

代码

因为c++有现成的栈可以使用,所以使用c++,include < stack >

#include<stdio.h>
#include<stack>

/*
判断左右符号是否匹配,匹配返回1,不匹配返回0
*/
int Match(char a, char b){
   
   
    if(a == '(' && b == ')')
        return 1;
    else if(a <
<think>我们正在处理一个关于使用C语言实现基于括号匹配算法的问题。根据用户需求,我们需要提供解决方案或代码示例。括号匹配算法的核心思想是使用数据结构:遍历字符串,遇到左括号则入,遇到右括号则与顶元素匹配,若匹配则弹出顶,否则匹配失败。最后为空则匹配成功。参考引用[3]中提供了详细的算法实现,我们可以基于此进行编写。注意点:1.需要实现的基本操作:初始化、入、出、判断空等。2.算法需要处理三种括号:圆括号(),方括号[],花括号{}。3.在遇到右括号时,如果为空,则说明没有对应的左括号,匹配失败。4.遍历结束后,必须为空,否则说明有未匹配的左括号。我们将按照以下步骤编写代码:-定义结构及相关操作(初始化、入、出、判断空)。-实现括号匹配函数,该函数接收一个字符串,使用来检查括号匹配情况。-编写测试代码。注意:引用[3]中的代码使用了顺序,我们也将使用顺序实现。代码结构:1.定义结构体(包含顶指针、底指针、大小等)。2.初始化函数。3.入函数。4.出函数。5.判断空函数。6.括号匹配函数(核心函数)。7.主函数进行测试。我们将根据引用[3]中的逻辑编写括号匹配函数,但会修正一些可能的错误(如变量命名、逻辑清晰度等)。由于引用[3]中的代码在出后进行了比较,我们按照同样的逻辑。注意:在C语言中,字符用单引号表示。我们开始编写代码。</think>### C语言实现基于括号匹配算法 括号匹配是编译器设计和表达式解析的核心问题,使用数据结构可以高效解决。以下是完整实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <string.h> // 定义结构 #define MAX_SIZE 100 typedef struct { char data[MAX_SIZE]; int top; } Stack; // 初始化 void initStack(Stack *s) { s->top = -1; } // 判断空 bool isEmpty(Stack *s) { return s->top == -1; } // 入操作 void push(Stack *s, char c) { if (s->top >= MAX_SIZE - 1) { printf("溢出\n"); exit(1); } s->data[++(s->top)] = c; } // 出操作 char pop(Stack *s) { if (isEmpty(s)) { printf("空\n"); exit(1); } return s->data[(s->top)--]; } // 括号匹配核心算法 bool bracketMatch(char *str) { Stack s; initStack(&s); int len = strlen(str); for (int i = 0; i < len; i++) { char c = str[i]; // 左括号入 if (c == '(' || c == '[' || c == '{') { push(&s, c); } // 右括号处理 else if (c == ')' || c == ']' || c == '}') { if (isEmpty(&s)) return false; // 空说明右括号多余 char topChar = pop(&s); // 弹出顶左括号 // 检查括号类型是否匹配 if ((c == ')' && topChar != '(') || (c == ']' && topChar != '[') || (c == '}' && topChar != '{')) { return false; } } } // 最终必须为空 return isEmpty(&s); } // 测试函数 int main() { char testStr[] = "{(a+b)*[c-d]}"; printf("测试字符串: %s\n", testStr); if (bracketMatch(testStr)) { printf("✅ 括号匹配成功\n"); } else { printf("❌ 括号匹配失败\n"); } return 0; } ``` #### 算法原理 1. **数据结构**:后进先出(LIFO)特性完美匹配括号的嵌套关系 2. **遍历过程**: - 遇到左括号 `(`, `[`, `{` 时入 - 遇到右括号 `)`, `]`, `}` 时: * 检查是否为空(防止右括号多余) * 弹出顶元素并检查括号类型是否匹配 3. **最终验证**:遍历结束后必须为空(确保左括号全部匹配) #### 时间复杂度 - 最优情况:$O(1)$(首个字符为右括号) - 平均情况:$O(n)$(需遍历整个字符串) - 空间复杂度:$O(n)$(最坏情况下全为左括号) ### 应用场景 1. 编译器语法检查(如C/C++代码解析)[^1] 2. 数学表达式求值系统(确保公式有效性) 3. JSON/XML等结构化数据解析 4. IDE实时错误检测(括号自动补全与校验)
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