括号匹配实验报告

1．实验题目

括号匹配的检验

[问题描述]

假设表达式中允许有两种括号：圆括号和方括号，其嵌套的顺序随意，即（（）[ ]）或[（[ ] [ ]）]等为正确格式，[（）]或（（（）均为不正确的格式。检验括号是否匹配的方法可用“期待的紧迫程度”这个概念来描述。例如：考虑下列的括号序列：[ ( [ ] [ ] ) ]

1 2 3 4 5 6 7 8

当计算机接受了第1个括号以后，他期待着与其匹配的第8个括号的出现，然而等来的却是第2个括号，此时第1个括号“[”只能暂时靠边，而迫切等待与第2个括号相匹配的第7个括号“]”的出现，类似的，因只等来了第3个括号“[”，此时，其期待的紧迫程度较第2个括号更紧迫，则第2个括号只能靠边，让位于第3个括号，显然第3个括号的期待紧迫程度高于第2个括号，而第2个括号的期待紧迫程度高于第1个括号；在接受了第4个括号之后，第3个括号的期待得到了满足，消解之后，第2个括号的期待匹配就成了最急迫的任务了，…… ，依次类推。可见这个处理过程正好和栈的特点相吻合。

2．需求分析

(1)输入的形式和输入值的范围：从键盘上以字符串的形式输入括号序列。

(2)输出的形式：括号匹配或是括号不匹配。

(3)程序所能达到的功能：检验括号是否匹配。

(4)测试数据：输入（[ ]（）），结果“匹配”

输入 [（（）]，结果“此串括号匹配不合法”

3．概要设计

（1）typedef struct{ } 定义栈结构体

Status CreatStack(SqStack &S)

初始条件：栈指针已存在

操作结果：定义空栈并分配存储空间，成功返回ok

Status StackEmpty(SqStack S)

初始条件：栈已存在

操作结果：判断是否为空，是返回ok

Status Push(SqStack &S,Elem e)

初始条件：栈已存在，e已知

操作结果：将e压入栈中，成功返回ok

Status Pop(SqStack &S,Elem &e)

初始条件：栈非空，栈顶元素等于e

操作结果：栈顶元素出栈

Status Bracket(SqStack &S,char *str)

初始条件：空栈已存在，括号串非空

操作结果：输出括号串是否匹配

void main()

操作结果：在屏幕上显示操作菜单

(2)函数关系

Main(){

CreatStack(SqStack &S)

StackEmpty(SqStack S)

Push(SqStack &S,Elem e)

Pop(SqStack &S,Elem &e)

Bracket(SqStack &S,char *str)

}

4．详细设计

typedef struct{

Elem *base; //栈底指针

Elem *top; //栈顶指针

int size; //当前已分配的存储空间

}SqStack;

typedef int Status;

Status CreatStack(SqStack &S)

{栈顶指针和栈底指针相等,创建空堆栈}

Status StackEmpty(SqStack S)

{如果栈顶指针和栈底指针不相等，返回OK}

Status Push(SqStack &S,Elem e)

{判断栈满,是则追加存储空间

将e赋给栈顶指针

栈顶指针向上移加1

返回OK

}

Status Pop(SqStack &S,Elem &e)

{判断栈是否为空，空则返回ERROR

否则栈顶指针下移减1

将站顶元素赋给e

返回OK

}

Status Bracket(SqStack &S,char *str)

{while(括号串非空)

{

switch(str[i])

{ 当为左括号时进栈

当为右括号时，栈顶元素出栈，判断是否相等，不等则用flag1标记为1

}

如果flag1=1循环停止

}

判断栈是否为空并flag1=0，成立则输出括号匹配

否则输出括号不匹配

}

void main(){

while(flag=='y'){

输入字符串

CreatStack(S);

Bracket(S,str);

输入y继续

}

}

5．调试分析

检验括号是否匹配可以用堆栈来实现当遇到( 或[ 时进栈，遇到) 或] 时出栈进行匹配检验，如果出现不匹配的情况立即结束，否则继续取下一个字符。如果没有遇到不匹配的情况，最后判断栈是否为空，栈为空，括号匹配,否则不匹配。

6．用户使用说明

程序运行环境vc6.0,

根据提示先输入待检验的字符串

回车

输入y继续检验，输入其他程序结束

7．测试结果

8．附录

#include

#include

#define OK 1

#define ERROR 0 //定义顺序堆栈

#define STACK_SIZE 100 //存储空间初始分配量

#define STACK_INC 10 //存储空间分配增量

typedef char Elem;

typedef struct{

Elem *base; //栈底指针

Elem *top; //栈顶指针

int size; //当前已分配的存储空间

}SqStack;

typedef int Status;

Status CreatStack(SqStack &S)//创建空堆栈,栈顶指针和栈底指针相等时,栈为空

{

S.base=(Elem *)malloc(STACK_SIZE*sizeof(Elem));

S.top=S.base; S.size=STACK_SIZE; return OK;

}

Status StackEmpty(SqStack S)//堆栈是否为空

{

if(S.top!=S.base)

return ERROR;

return OK;

}

Status Push(SqStack &S,Elem e)//进栈

{

if(S.top-S.base>=S.size)

{ //栈满,追加存储空间

S.base=(Elem *)realloc(S.base,(S.size+STACK_INC)*sizeof(Elem));

S.top=S.base+S.size; S.size+=STACK_INC;

}

*S.top=e;

S.top+=1;

return OK;}

Status Pop(SqStack &S,Elem &e)//出栈

{

if(S.top==S.base)

return ERROR;

S.top-=1;

e=*S.top;

return OK;

}

Status Bracket(SqStack &S,char *str)//检验括号匹配

{

int i=0,flag1=0,flag2;

Elem e;

while(str[i]!='\0')

{

switch(str[i])

{

case '(':Push(S,'(');

break; //'('进栈

case '[':Push(S,'[');

break; //'['进栈

case ')':{Pop(S,e);

if(e!='(')

flag1=1;

break;

} //出栈，判断是否为'('

case ']':{Pop(S,e);

if(e!='[')

flag1=1;

break;

} //出栈，判断是否为'['

default: break;

}

if(flag1)

break; //出现不匹配，立即结束循环i++;

}

flag2=StackEmpty(S); //flag2判断堆栈是否为空if(!flag1 && flag2)

printf("括号匹配!\n");

else

printf("括号不匹配!\n");

return OK;

}

void main(){ //主函数

char temp,flag='y';

while(flag=='y'){

char str[255];

SqStack S;

printf("请输入字符串:");

scanf("%s",str);

scanf("%c",&temp); //接受输入的回车键

CreatStack(S);

Bracket(S,str);

printf("你想再试一次吗(按y继续): ");

scanf("%c",&flag);

printf("\n");

}

printf("程序结束.\n");

}