考研數據結構之棧（2.5）——練習題之編寫一個算法，檢查一個程序中的花括號、方括號和圓括號是否配對（C表示）

題目

編寫一個算法，檢查一個程序中的花括號、方括號和圓括號是否配對，若全部配對，則返回1, 否則返回0.對於程序中出現的對單 引號或雙引號內的字符不進行括號配對檢查。 39爲單引號的ASCII值，34 爲雙引號的ASCII值，單引號和雙引號如果出現則必成對出現。
假設stack是已經定義的順序棧結構體。可以直接調用的元素進棧/出棧、取棧頂元素、判斷棧空的函數定義如下:

• void push(stack &S, char ch) ;
• void pop(stack &S, char &ch) ;
• void getTop(stack S,char &ch) ;
• int isEmpty(stack S) ;//若棧S空，則返回1,否則返回0

分析

在算法中，掃描程序中的每一個字符，當掃描到每個左花括號、左方括號、左圓括號時，令其進棧:當掃描到右花括號、右方括號、右圓括號時，則檢查棧頂是否爲相應的左括號，若是則做退棧處理，若不是則表明出現了語法錯誤，返回0.當掃描到程序文件結尾後，若棧爲空，則表明沒有發現括號配對錯誤，返回1:否則表明棧中還有未配對的括號，返回0。另外，對於一對單引號或雙引號內的字符不進行括號配對檢查。

代碼

核心代碼：

/* 對字符數組str中所有的字符進行括號配對 */
int bracketsCheck(char str[],int n) {
	SqStack st;// 定義一個棧
	int i=0;// 定義一個變量，記錄數組下標
	while(i<n) {
		if(str[i]==39) {// 判斷字符是否是單引號
			i++;// 跳過第一個單引號
			while(str[i]!=39) {
				i++;// 跳過單引號中的內容
			}
			i++;// 跳過最後一個單引號
		} else if(str[i]==34) {// 判斷字符是否是雙引號
			i++;// 跳過第一個雙引號
			while(str[i]!=34) {
				i++;// 跳過雙引號中的內容
			}
			i++;// 跳過最後一個雙引號
		} else {// 跳過單引號和雙引號後進行括號配對
			if(str[i]=='('||str[i]=='['||str[i]=='{') {
				push(st,str[i]);// 將符合上述情況的字符壓入棧中
			} else if(str[i]==')') {// 判斷是否配對括號"()"
				char x;
				getTop(st,x);// 獲取棧頂元素
				if(x=='(') {
					pop(st,x);// 如果配對成功，則將該字符出棧
				} else {
					return 0;
				}
			} else if(str[i]==']') {// 判斷是否配對括號"[]"
				char x;
				getTop(st,x);
				if(x=='[') {
					pop(st,x);
				} else {
					return 0;
				}
			} else if(str[i]=='}') {// 判斷是否配對括號"{}"
				char x;
				getTop(st,x);
				if(x=='{') {
					pop(st,x);
				} else {
					return 0;
				}
			}

			i++;
		}
	}
	/* 判斷最後結果，如果爲空則全部配對正確，否則未配對成功 */
	if(isEmpty(st)==1) {
		return 1;// 配對成功返回1
	} else {
		return 0;// 配對失敗返回0
	}
}

完整代碼：

#include <stdio.h>

#define maxSize 20

typedef struct {
	char data[maxSize];// 存放棧中元素，maxSize是已經定義好的常量
	int top;// 棧頂指針
} SqStack; // 順序棧類型定義

/* 初始化順序棧 */
/* &st指的是要操作的順序棧 */
void initStack(SqStack &st) {
	st.top=-1; // 只需將棧頂指針設置爲-1，本棧中將top=-1規定爲棧空狀態
}

/* 判斷棧空 */
/* st指的是要進行判空的順序棧 */
int isEmpty(SqStack st) {
	// 棧爲空的時候返回1，否則返回0
	if(st.top==-1) { // 判空的條件是棧頂指針是否等於-1
		return 1;
	} else {
		return 0;
	}
}

/* 判斷棧滿 */
/* st指的是要進行判滿的順序棧 */
int isFull(SqStack st) {
	// 如果棧頂指針等於maxSize-1那麼棧滿，否則棧空
	if(st.top==maxSize-1) { // maxSize是棧中最大元素個數，已經定義
		return 1;// 棧滿返回1
	} else {
		return 0;// 棧空返回0
	}
}

/* 進棧 */
/* &st指的是要操作的棧；x指的是要進棧的數據 */
int push(SqStack &st,char x) {
	/* 進棧首先要判斷棧是否棧滿，如果滿棧則不能進棧 */
	if(isFull(st)==1) {
		return 0;// 如果棧滿返回0，表示不能進棧
	} else {
		// 注意：++top和top++在這裏的作用是一樣的，都可以使用，如果是a=++top和a=top++，那麼兩個a的值是不一樣的，最後top的值還是一樣
		++st.top;// 先移動指針，再進棧
		st.data[st.top]=x;
		return 1;// 進棧成功返回1
	}
}

/* 出棧 */
/* &st指的是要操作的棧；&x指的是要出棧的數據 */
int pop(SqStack &st,char &x) {
	/* 出棧之前要判斷棧是否爲空 */
	if(isEmpty(st)==1) {// 1表示棧空，0表示非空
		return 0;// 如果棧空，不能出棧，返回0
	} else {
		x=st.data[st.top];// 先取出元素，再出棧
		--st.top;
		return 1;// 出棧成功返回1
	}
}

/* 得到棧頂元素 */
void getTop(SqStack st,char &x) {
	if(isEmpty(st)==1) { // 如果棧空
		x=' ';
	} else {
		x=st.data[st.top];
	}
}

/* 打印棧，從左到右表示棧底到棧頂 */
/* stack表示要被打印的棧 */
void printStack(SqStack stack) {
	printf("\n");
	for(int i=0; i<=stack.top; i++) {// 注意：data[0]表示棧底元素，data[top]表示棧頂元素
		printf("%c\t",stack.data[i]);// 打印棧中元素
	}
	printf("\n");
}

/* 對字符數組str中所有的字符進行括號配對 */
int bracketsCheck(char str[],int n) {
	SqStack st;// 定義一個棧
	int i=0;// 定義一個變量，記錄數組下標
	while(i<n) {
		if(str[i]==39) {// 判斷字符是否是單引號
			i++;// 跳過第一個單引號
			while(str[i]!=39) {
				i++;// 跳過單引號中的內容
			}
			i++;// 跳過最後一個單引號
		} else if(str[i]==34) {// 判斷字符是否是雙引號
			i++;// 跳過第一個雙引號
			while(str[i]!=34) {
				i++;// 跳過雙引號中的內容
			}
			i++;// 跳過最後一個雙引號
		} else {// 跳過單引號和雙引號後進行括號配對
			if(str[i]=='('||str[i]=='['||str[i]=='{') {
				push(st,str[i]);// 將符合上述情況的字符壓入棧中
			} else if(str[i]==')') {// 判斷是否配對括號"()"
				char x;
				getTop(st,x);// 獲取棧頂元素
				if(x=='(') {
					pop(st,x);// 如果配對成功，則將該字符出棧
				} else {
					return 0;
				}
			} else if(str[i]==']') {// 判斷是否配對括號"[]"
				char x;
				getTop(st,x);
				if(x=='[') {
					pop(st,x);
				} else {
					return 0;
				}
			} else if(str[i]=='}') {// 判斷是否配對括號"{}"
				char x;
				getTop(st,x);
				if(x=='{') {
					pop(st,x);
				} else {
					return 0;
				}
			}

			i++;
		}
	}
	/* 判斷最後結果，如果爲空則全部配對正確，否則未配對成功 */
	if(isEmpty(st)==1) {
		return 1;// 配對成功返回1
	} else {
		return 0;// 配對失敗返回0
	}
}

int main() {
	SqStack st;
	char str[]="(('[){}''[()}])'\")[}\"([)";
	int n=24;

	int r=bracketsCheck(str,n);
	printf("括號配對結果（1表示成功，0表示失敗）：%d",r);

	return 0;
}

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