栈的基本原理和简单应用

栈的基本原理和简单应用（括号匹配-Java）

1. 基本原理
   栈（堆栈）是一种运算受限的线性表，只允许在表的一端进行插入（入栈：push）和删除(出栈：pop)运算。其可以进行运算的一端被称为栈顶，而另一端被称为栈底。
   

2. 实现
   在Java中提供了专门用于栈操作的类，Stack类(java.util.Stack)，它继承了Vector类
   Stack类提供了几个基本方法：
   E push(E item)：入栈
   synchronized E pop()：出栈，会先调用peek()方法
   synchronized E peek()：返回最后一个元素，如果长度为0，抛出EmptyStackException异常
   synchronized int search(Object o)：查找距离栈顶最近的o元素的索引

3.括号匹配
基本思路为用栈存储每一个遇到的左括号，在遇到右括号时判断栈顶元素是否是与之对应的左括号，是则出栈，否则返回错误信息。
这个过程需要遍历每一个括号字符，且执行完成后栈内没有剩余的字符。
具体实现：

package demo.stack;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Stack;

public class StackDemo {
	// a Stack
	private static Stack<Character> stack;
	// relation of brackets
	private static Map<Character, Character> relation = new HashMap<>();
	static {
		relation.put('{', '}');
		relation.put('[', ']');
		relation.put('(', ')');
	}

	/**
	 * Judging whether bracket matching is legal wrong example:{(]},}{},{})
	 * 
	 * @param bracketStr
	 * @return isLegal
	 */
	public static int isLegal(String bracketStr) {
		stack = new Stack<>();
		// an array for brackets
		char[] brackets = bracketStr.toCharArray();
		// a flag for brackets is legal(0) or not(-1)
		int isLegal = 0;

		for (int i = 0; i < brackets.length; i++) {
			if (brackets[i] == '{' || brackets[i] == '[' || brackets[i] == '(') {
				stack.push(brackets[i]);
			} else if (brackets[i] == '}' || brackets[i] == ']' || brackets[i] == ')') {
				if (stack.empty()) {
					return -1;
				} else {
					if (!(relation.get(stack.pop()) == brackets[i])) {
						return -1;
					}
				}
			}
		}
		if (!stack.empty()) {
			isLegal = -1;
		}
		return isLegal;
	}
}

测试方法：

	/**
	 * Stack Test
	 */
	@Test
	public void test() {
		String[] bracketsArray = {
				"{}(",
				"{{{[]()}{}[]}(({}))}",
				"{{{{]}(){}[]}}}",
				"{[()({}{})({})]}"
		};
		for(String brackets:bracketsArray) {
			int isLegal = StackDemo.isLegal(brackets);
			if(isLegal == 0) {
				System.out.println("Brackets \""+ brackets +"\" is legal.");
			}else {
				System.out.println("Brackets \""+ brackets +"\" is not legal.");
			}
		}
	}