重學數據結構005——棧的應用之平衡符號

        之前學習了棧的基本操作，並且學習了棧的兩種實現方式：鏈式存儲和順序存儲(數組)。現在看看棧都有哪些應用。棧的一個主要應用是平衡符號。

        初學者在編寫代碼並且編譯時，難免會因爲少寫了一個')'和被編譯器報錯。也就是說，編譯器會去匹配括號是否匹配。當你輸入了一個'('，很自然編譯器回去檢查你是否有另一個')'符號與之匹配。如果所有的括號都能夠成對出現，那麼編譯器是能夠通過的。否則編譯器會報錯。例如字符序列“(a+b)”是匹配的，而字符序列"(a+b]"則不是。

        在檢測括號匹配的算法中使用到了棧，算法描述如下：創建一個空棧，讀取字符序列直到結尾。如果字符是開放符號'(''[''{'，將其入棧；如果是一個封閉符號')'']''}'，則當棧爲空時報錯。否則，將棧頂元素彈出。如果彈出的符號不是對應的開放符號，則報錯。當字符序列結束，判斷棧是否爲空，爲空則報錯。

        下面是我的實現代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ElementType char


typedef struct Node *PtrToNode;
typedef PtrToNode Stack;
typedef struct Node
{
    ElementType Element;
    PtrToNode Next;
};

int IsEmpty(Stack S);
Stack CreateStack();
void DisposeStack(Stack S);
void MakeEmpty(Stack S);
void Push(ElementType X,Stack S);
ElementType Top(Stack S);
void Pop(Stack S);

//判斷棧是否爲空
int IsEmpty(Stack S)
{
    return S->Next == NULL;
}
//創建鏈棧
Stack CreateStack()
{
    Stack S = malloc(sizeof(struct Node));
    if(S == NULL)
    {
        printf("No enough memory!");
        return NULL;
    }
    S->Next = NULL;
    MakeEmpty(S);
    return S;
}

void MakeEmpty(Stack S)
{
    if(S == NULL)
    {
        printf("Use CreateStack First!");
    }
    else
    {
        while(!IsEmpty(S))
        {
            Pop(S);
        }
    }
}

void Push(ElementType X,Stack S)
{
    PtrToNode Tmp;
    Tmp = malloc(sizeof(struct Node));
    if(Tmp != NULL)
    {
        Tmp->Element = X;
        Tmp->Next = S->Next;
        S->Next = Tmp;
    }
    else
    {
        printf("Out of space!");
    }
}

void Pop(Stack S)
{

    if(IsEmpty(S))
    {
        printf("The Stack is Empty!");
    }
    else
    {
        PtrToNode Tmp = S->Next;
        S->Next = Tmp->Next;
        free(Tmp);
    }
}

ElementType Top(Stack S)
{
    if(IsEmpty(S))
    {
        printf("The stack is empty!");
        return 0;
    }
    else
    {
        return S->Next->Element;
    }
}

//平衡符號判斷
void balance(char *ch,Stack S)
{
    ElementType c;
    MakeEmpty(S);
    while((c=*ch) != '\0')
    {
        printf("%c\n",c);
        switch(c)
        {
        case '(':
        case '[':
        case '{':
            Push(c,S);
            break;
        case ')':
            if(IsEmpty(S))
            {
                fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                return;
            }
            else
            {
                if(Top(S)=='(')
                {
                    Pop(S);
                }
                else
                {
                    fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                    return;
                }
            }
            break;
        case ']':
            if(IsEmpty(S))
            {
                fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                return;
            }
            else
            {
                if(Top(S)=='[')
                {
                    Pop(S);
                }
                else
                {
                    fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                    return;
                }
            }
            break;
        case '}':
            if(IsEmpty(S))
            {
                fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                return;
            }
            else
            {
                if(Top(S)=='{')
                {
                    Pop(S);
                }
                else
                {
                    fprintf(stderr,"The symbols not balance!\n");
                    return;
                }
            }
            break;
        default:
            break;
        }
        ch++;
    }
    if(IsEmpty(S))
    {
        fprintf(stdout,"The Symbols Balance!\n");
    }
    else
    {
        fprintf(stderr,"The Symbols Not Balance!\n");
    }
}

int main(void)
{
    char ch[] = "(a+b){[d]c*d}{";
    Stack S = CreateStack();
    balance(ch,S);
    return 0;
}