栈的妙用：判断括号匹配是否配对

后端

2023-03-05 13:40:48

栈数据结构：掌握先进后出原理

栈是一种数据结构，遵循先进后出的原则 (LIFO)。这意味着，第一个进入栈的元素是最后一个离开栈的元素。它在计算机科学中广泛用于内存管理、函数调用和表达式求值等领域。

用栈判断括号匹配

用栈来判断括号匹配是否配对是一个经典的算法问题。给定一个包含左括号、右括号和其他字符的字符串，判断括号是否正确配对。例如，"()" 是匹配的，而 "([)]" 是不匹配的。

判断括号匹配的算法步骤如下：

初始化一个空栈。
遍历字符串中的每个字符。
如果当前字符是左括号，则将其压入栈中。
如果当前字符是右括号，则检查栈是否为空。如果栈为空，则字符串不匹配；否则，从栈中弹出栈顶元素，并检查其是否与当前字符匹配。如果匹配，则继续遍历字符串；否则，字符串不匹配。
遍历完字符串后，如果栈为空，则字符串匹配；否则，字符串不匹配。

代码实现

用栈来判断括号匹配的 C 代码实现如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define MAX_SIZE 100

typedef struct Stack {
    int top;
    char items[MAX_SIZE];
} Stack;

void push(Stack *s, char item) {
    if (s->top == MAX_SIZE - 1) {
        printf("Stack is full.\n");
        return;
    }
    s->items[++s->top] = item;
}

char pop(Stack *s) {
    if (s->top == -1) {
        printf("Stack is empty.\n");
        return -1;
    }
    return s->items[s->top--];
}

int is_matching_pair(char opening, char closing) {
    if (opening == '(' && closing == ')') {
        return 1;
    } else if (opening == '{' && closing == '}') {
        return 1;
    } else if (opening == '[' && closing == ']') {
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

int is_balanced(char *str) {
    Stack s;
    s.top = -1;

    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (str[i] == '(' || str[i] == '{' || str[i] == '[') {
            push(&s, str[i]);
        } else if (str[i] == ')' || str[i] == '}' || str[i] == ']') {
            if (s.top == -1) {
                return 0;
            }
            char popped_char = pop(&s);
            if (!is_matching_pair(popped_char, str[i])) {
                return 0;
            }
        }
    }

    if (s.top == -1) {
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

int main() {
    char str1[] = "()";
    char str2[] = "([)]";
    char str3[] = "{[()]}";
    char str4[] = "{[()]";

    printf("%s is %s balanced.\n", str1, is_balanced(str1) ? "" : "not");
    printf("%s is %s balanced.\n", str2, is_balanced(str2) ? "" : "not");
    printf("%s is %s balanced.\n", str3, is_balanced(str3) ? "" : "not");
    printf("%s is %s balanced.\n", str4, is_balanced(str4) ? "" : "not");

    return 0;
}