数据结构课程设计--括号匹配问题

课程设计

课程名称数据结构

题目名称括号匹配

2010年12月27日

课程设计（论文）任务书

一、课程设计（论文）的内容

括号匹配问题，假设一个算术表达式中包含圆括号、方括号和花括号三种类型的括号，编写一个函数，用来判别表达式中括号是否正确配对。

二、课程设计（论文）的要求与数据

要求当输入一表达式，可判断并输出括号是否匹配。

三、课程设计（论文）应完成的工作

（1）根据上述要求完成一个功能完善的程序；

（2）采用模块化的程序设计方法，程序书写符合规范，程序设计应完善；

（3）对系统进行初步的错误和漏洞检测；

（4）根据设计规范撰写报告并按时提交；

（5）设计内容用A4纸打印并按要求装订。

四、课程设计（论文）进程安排

五、应收集的资料及主要参考文献

【1】周海英.马巧梅.数据结构与算法设计（第二版）.国际工业出版社2005 【2】朱战立.数据结构---使用C语言（第四版）.电子工业出版社2009 【3】吴跃. 数据结构和算法.机械工业出版社2010

发出任务书日期： 2010 年 11 月 23 日指导教师签名：

计划完成日期： 2010 年 12 月 27 日教学单位责任人签章：

目录

1设计内容 (1)

2 算法思想描述 (1)

3 算法及程序实现 (2)

4 算法测试及结果 (4)

5 总结 (8)

参考资料 (9)

设计内容：括号匹配问题，假设一个算术表达式中包含圆括号、方括号和花括号三种类型的括号，编写一个函数，用来判别表达式中括号是否正确配对。算法要求：要求当输入一表达式，可判断并输出括号是否匹配。

算法思想

在算术表达式中，右括号和左括号匹配的次序正好符合后到的括号要最先被匹配的“后进先出”堆栈操作特点，因此可以借助一个堆栈来进行判断。

括号匹配共有以下4种情况：

⑴左右括号配对次序不正确；

⑵右括号多于左括号；

⑶左括号多于右括号；

⑷左右括号配对正确；

具体方法如下：顺序扫描算术表达式，当遇到3种类型括号的左括号时，让该括号进栈。当扫描到某一种类型的右括号时，比较当前栈顶括号是否与之匹配，若匹配，则退栈继续进行判断；若当前栈顶括号与当前扫描的括号不相同，则左、右括号配对次序不正确；若字符串当前为某种类型右括号而堆栈已空，则右括号多于左括号；字符串循环扫描结束时，若堆栈非空，则说明左括号多于右括号；如果上述三种情况都没有出现，则说明左、右括号匹配正确。

１

算法以及程序实现

主函数设计如下：

Void ExpIsCorrect(char exp[],int n)//判断有n个字符的字符串exp左、右括号是否配对正确

{

SeqStack myStack;//定义顺序堆栈变量myStack

int i;

char c;

StackInitiate(&myStack); //初始化堆栈

for(i=0;i

{

if((exp[i]=='(')||(exp[i]=='[']||(exp[i]=='{') )

StackPush(&myStack,exp[i]); //入栈

else if (exp[i]==')'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c=='(')

StackPop(&myStack,&c); //出栈

else if (exp[i]==')'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='(')

{

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}// 判断括号

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c=='[')

StackPop(&myStack,&c);

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='[')

｛

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}// 判断方括号

else if (exp[i]=='}'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c=='{')

StackPop(&myStack,&c);

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='{')

{

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}//判断花括号

else if(((exp[i]==')')||(exp[i]==')')||(exp[i]=='}')) && !StackNotEmpty(myStack))

{

printf("右括号多于左括号！\n");

return;

}

}

if(StackNotEmpty(myStack))

printf("左括号多于右括号！\n")；

else

printf("左右括号匹配正确！\n");

}

3

算法测试以及测试结果

函数头文件（SeqStack.h）：

typedef struct

{

DataType stack[MaxStackSize];

int top;

} SeqStack;

void StackInitiate(SeqStack *S) /*初始化顺序堆栈S*/

{

S->top = 0; /*定义初始栈顶下标值*/

}

int StackNotEmpty(SeqStack S)

/*判顺序堆栈S非空否，非空则返回1，否则返回0*/

{

if(S.top <= 0) return 0;

else return 1;

}

int StackPush(SeqStack *S, DataType x)

/*把数据元素值x压入顺序堆栈S，入栈成功则返回1，否则返回0 */

{

if(S->top >= MaxStackSize)

{

printf("堆栈已满无法插入! \n");

return 0;

}

else

{

S->stack[S->top] = x;

S->top ++;

return 1;

}

}

int StackPop(SeqStack *S, DataType *d)

/*弹出顺序堆栈S的栈顶数据元素值到参数d ，出栈成功则返回1，否则返回0*/ {

if(S->top <= 0)

{

printf("堆栈已空无数据元素出栈! \n");

return 0;

}

else

{

S->top --;

*d = S->stack[S->top];

return 1;

}

}

int StackTop(SeqStack S, DataType *d)

/*取顺序堆栈S的当前栈顶数据元素值到参数d ，成功则返回1，否则返回0*/

{

if(S.top <= 0)

{

printf("堆栈已空! \n");

return 0;

}

else

{

*d = S.stack[S.top - 1];

return 1;

}

}

测试函数如下：

#include

#include

#define MaxStackSize 100

typedef char DataType;

#include"SeqStack.h"

Void ExpIsCorrect(char exp[],int n)//判断有n个字符的字符串exp左、右括号是否配对正确

{

SeqStack myStack;//定义顺序堆栈变量myStack

int i;

char c;

StackInitiate(&myStack); //初始化堆栈

for(i=0;i

{

if((exp[i]=='(')||(exp[i]=='[']||(exp[i]=='{') )

StackPush(&myStack,exp[i]); //入栈

else if (exp[i]==')'&&StackNotEmpty(myStack) &&StackTop(myStack,&c) && c=='(')

StackPop(&myStack,&c); //出栈

else if (exp[i]==')'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='(')

{

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}// 判断括号

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c=='[')

StackPop(&myStack,&c);

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='[')

{

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}// 判断方括号

else if (exp[i]=='}'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c=='{')

StackPop(&myStack,&c);

else if (exp[i]==']'&&StackNotEmpty(myStack)

&&StackTop(myStack,&c) && c!='{')

{

printf("左右括号配对次序不正确！\n");

return;

}//判断花括号

else if(((exp[i]==')')||(exp[i]==')')||(exp[i]=='}')) && !StackNotEmpty(myStack))

{

printf("右括号多于左括号！\n");

return;

}

}

if(StackNotEmpty(myStack))

printf("左括号多于右括号！\n")；

else

printf("左右括号匹配正确！\n");

}

void main(void)

{

char a[]= "(())abc{[]()}";//测试例子1 char b[]= "(()))abc{[]}";//测试例子2 char c[]= "(()()abc{[]}";//测试例子3

char d[]= "(())abc{[]}";//测试例子4

int n1 =strlen (a) ;

int n2 =strlen (b) ;

int n3 =strlen (c) ;

int n4 =strlen (d) ;

ExpIsCorrect(a, n1);

ExpIsCorrect(b, n2);

ExpIsCorrect(c, n3);

ExpIsCorrect(d, n4);

}

测试结果：

左括号配对次序不正确！

右括号多于左括号！

左括号多于右括号！

左右括号匹配正确！

7

总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识 ,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新月异，当今计算机应用在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握程序开发技术是十分重要的，而C语言又是最常见，功能最强大的一种高级语言，因此做好C语言课程设计是十分必要的。

通过这次课程设计使我们懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对一些前面学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说指针和堆栈的使用。通过这次课程设计之后，我又把前面所学过的知识又重新温故了一遍。

我做的课题是：编一个程序判断括号是否匹配。我发现编程是一件很枯燥很无聊的事情，但是我强破自己坚持下去，按照老师所说的模块化思想，分部分的进行编写。而且编程是一件高精度、模范化的事情，稍有疏乎都会影响全局，也可能因为某一处的小的错误而导致整个程序的无法运行。所以认真仔细就是非常重要的了。开始的时候真的感觉编程是一件很无聊的事情，不过当一个程序运行成功的时候那种喜悦是无法言语的，那种成就感是无法比拟的。很庆幸最终我完成了这个作业

通过这次课程设计，使我对C语言有了更进一步的认识和了解，要想学好它要重在实践，要通过不断的上机操作才能更好地学习它，我也发现我的好多不足之处，比如说经常漏写分号和把中文的标点符号写进去程序里面，但是我会在接下来的学习中改掉这些毛病也会更加注视实践操作，使自己能够把这门课程学好。

8

参考文献

【4】周海英.马巧梅.数据结构与算法设计（第二版）.国际工业出版社2005 【5】朱战立.数据结构---使用C语言（第四版）.电子工业出版社2009 【6】吴跃. 数据结构和算法.机械工业出版社2010

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10