数据结构实验表达式括号匹配配对判断问题分析

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卡特兰数在数据结构中的应用

卡特兰数在数据结构中的应用

卡特兰数在数据结构中的应用卡特兰数是一种在组合数学中广泛应用的数列,它在数据结构中也有着重要的应用。

卡特兰数可以用来表示许多问题的解决方案数量,特别是那些涉及到组合和排列的问题。

在本文中,我们将介绍卡特兰数在数据结构中的一些常见应用。

一、括号匹配问题在许多编程语言中,括号匹配是一种常见的问题。

给定一个字符串,判断其中的括号是否匹配。

例如,对于字符串"(())",括号是匹配的;而对于字符串"(()",括号是不匹配的。

使用卡特兰数可以解决这个问题。

假设有n对括号,我们可以将问题转化为在一个n*n的网格中,从左下角走到右上角的路径数量。

其中,每一步可以向上一格或向右一格,并且不能超过对角线。

通过计算卡特兰数C(n),我们可以得到括号匹配的解决方案数量。

例如,对于2对括号,即n=2,卡特兰数C(2)=2,表示存在两种括号匹配的方式,即"(())"和"()()"。

二、二叉搜索树的种类数量在二叉搜索树(Binary Search Tree)中,左子树的节点值都小于根节点的值,右子树的节点值都大于根节点的值。

给定n个节点,求不同的二叉搜索树的种类数量。

使用卡特兰数可以解决这个问题。

假设有n个节点,我们可以选择其中一个节点作为根节点,然后将剩余的节点分成左子树和右子树。

左子树可以有0到n-1个节点,右子树则有n-1到0个节点,因此可以使用递归的方式计算左子树和右子树的种类数量。

通过计算卡特兰数C(n),我们可以得到二叉搜索树的种类数量。

例如,对于3个节点,即n=3,卡特兰数C(3)=5,表示存在5种不同的二叉搜索树。

三、凸多边形的三角剖分数量在计算几何中,凸多边形是指所有内角都小于180度的多边形。

给定一个凸多边形,求其可以进行的三角剖分数量。

使用卡特兰数可以解决这个问题。

假设有n个顶点,我们可以选择其中一个顶点作为剖分的起点,然后将剩余的顶点分成两个子多边形,分别递归计算其三角剖分数量。

数据结构 括号排序

数据结构 括号排序

2
pos = 1
1
pos = 0
( [
0
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2
pos = 1
1
pos = 0
( [
0
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2 1
pos = 0
0
pos = 1
[
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
借助于数组顺序处理表达式 中的每个括号,遇到左括号依 次存入数组,遇到右括号,则 与数组最上部的左括号匹配, 如果发现括号匹配错误,则终 止检测过程。如果匹配成功, 则将顶部的左括号移走。继续 往下…,一直到最后一个括号
2 1 0
pos = 1
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2 1 0 pos = 1 pos = 0
2 1 0
[
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2
pos = 1
1
pos = 0
( [
0
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2
pos = 1
1
pos = 0
( [
0
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -
2 1
pos = 0
0
(
pos = 1
A×[ (B-C) + (D-E) ] / (F + G) × - -

括号匹配栈实验报告

括号匹配栈实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过编写程序实现括号匹配功能,加深对栈数据结构原理的理解和应用。

通过实验,掌握栈的基本操作,如入栈、出栈、判断栈空等,并学会利用栈解决括号匹配问题。

二、实验原理1. 栈是一种后进先出(LIFO)的线性数据结构,它只允许在栈顶进行插入和删除操作。

2. 括号匹配问题是指在一个字符串中,判断左右括号是否成对出现,且对应匹配。

3. 在解决括号匹配问题时,可以使用栈来存储遇到的左括号,并在遇到右括号时进行匹配。

如果栈为空或括号不匹配,则判断为无效括号。

如果栈为空,表示括号匹配正确,否则表示不匹配。

三、实验内容1. 定义栈结构体,包括栈的最大容量、栈顶指针、栈底指针、栈元素数组等。

2. 编写栈的基本操作函数,如初始化、入栈、出栈、判断栈空等。

3. 编写括号匹配函数,利用栈实现括号匹配功能。

4. 编写主函数,接收用户输入的字符串,调用括号匹配函数进行判断,并输出结果。

四、实验步骤1. 定义栈结构体和栈的基本操作函数。

```c#define MAX_SIZE 100typedef struct {char data[MAX_SIZE];int top;} Stack;void InitStack(Stack s) {s->top = -1;}int IsEmpty(Stack s) {return s->top == -1;}void Push(Stack s, char x) {if (s->top == MAX_SIZE - 1) { return;}s->data[++s->top] = x;}char Pop(Stack s) {if (s->top == -1) {return '\0';}return s->data[s->top--];}```2. 编写括号匹配函数。

```cint BracketMatch(char str) {Stack s;InitStack(&s);while (str) {if (str == '(' || str == '[' || str == '{') {Push(&s, str);} else if (str == ')' || str == ']' || str == '}') {if (IsEmpty(&s)) {return 0; // 不匹配}char c = Pop(&s);if ((c == '(' && str != ')') || (c == '[' && str != ']') || (c == '{' && str != '}')) {return 0; // 不匹配}}str++;}return IsEmpty(&s); // 栈为空,匹配成功}```3. 编写主函数。

3-1-数据结构——从概念到C++实现(第3版)-王红梅-清华大学出版社

3-1-数据结构——从概念到C++实现(第3版)-王红梅-清华大学出版社

打印缓冲区
【问题】 多个用户共享打印机,保证打印功能。 【想法】 先来先服务原则,设置打印缓冲区,先送到缓冲区的先打印。
数 据 结 构 ( 从 概 念 到 实 现 ) 清 华 大 学 出 版 社
如何保存等待打印的文件?
用队列保存
在实际问题的处理过程中,有些数据具有先到先处理的特点
随处可见的队列
数 据 结 构 ( 从 概 念 到 实 现 ) 清 华 大 学 出 版 社
华 大 学



华 大 学



第三章 v 栈和队列
3-1-2 队列的提出
银行排队问题
【问题】 银行个人储户的储蓄业务。 【想法】 先来先服务原则,模拟排队,储户叫号后排在队尾,窗口顺次叫号。
数 据 结 构 ( 从 概 念 到 实 现 )


如何保存正在等待的储户顺序?
大 学



用队列保存
在实际问题的处理过程中,有些数据具有先到先处理的特点
如何保存调用位置?

A
据 结


( 从

函 数
B
D
念 到 实 现
main
E
) 清
华ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
大 学



用栈保存,返回最后进栈的位置
在实际问题的处理过程中,有些数据具有后到先处理的特点
Office的撤销机制
人生无法后悔,所以且行且珍惜! 计算机后悔很容易,所以大胆往前走!
数 据 结 构 ( 从 概 念 到 实 现 ) 清 华 大 学 出 版 社
(23)10 = (10111)2

实验03:堆栈应用括号匹配实验报告

实验03:堆栈应用括号匹配实验报告
Integer /= radix;
}
while(!StackEmpty(IntegerStack))
{
Pop(IntegerStack,e);
if(radix <= 10)
cout<<e;
else
Tran(e);
}
cout<<".";
InitQueue(DecimalQueue);
i = 3;
while(i)
Q.front = Q.rear = 0;
return true;
}
bool EnQueue(SqQueue &Q,int e)
{
Q.base[Q.rear] = e;
Q.rear++;
return true;
}
bool DeQueue(SqQueue &Q,int &e)
{
if(Q.front == Q.rear)
2、算法
顺序扫描算术表达式
若算术表达式扫描完成,此时如果栈空,则正确返回(0);如果栈未空,说明左括号多于右括号,返回(-3)
从算术表达式中取出一个字符,如果是左括号(‘(‘或‘[‘或 ‘{‘),则让该括号进栈(PUSH)
如果是右括号(‘)‘或‘]‘或 ‘}‘):
2、如果栈为空,则说明右括号多于左括号,返回(-2)
}
bool Pop(SqStack &S,int &e)
{
if(S.top == S.base)
return false;
e = *--S.top;
return true;
}
bool StackEmpty(SqStack &S)

解决括号匹配问题的思路方法和流程

解决括号匹配问题的思路方法和流程

解决括号匹配问题的思路方法和流程解决括号匹配问题的思路方法和流程引言括号匹配问题是编程中常见的问题,特别是在字符串处理和栈的应用中。

本文介绍了解决括号匹配问题的思路方法和流程,帮助读者更好地理解和解决这一问题。

思路方法和流程1.定义括号匹配问题:括号匹配问题指在一个字符串中判断左右括号是否合法匹配的问题。

2.基本思路:括号匹配问题可以使用栈的数据结构来解决。

我们可以遍历字符串,遇到左括号则入栈,遇到右括号则与栈顶元素比较,如果匹配则栈顶元素出栈,否则说明左右括号不匹配。

3.算法流程:–创建一个空栈,用于存储左括号。

–遍历字符串中的每一个字符。

–如果当前字符是左括号,则将其入栈。

–如果当前字符是右括号,则与栈顶元素比较。

–如果栈为空或栈顶元素与当前字符不匹配,则说明左右括号不匹配,返回 false。

–如果栈顶元素与当前字符匹配,则将栈顶元素出栈。

–遍历完字符串后,如果栈为空,则说明所有左右括号都匹配,返回 true;否则,返回 false。

4.代码示例(使用Python实现):def is_valid_parentheses(s: str) -> bool: stack = []for c in s:if c == "(" or c == "{" or c == "[":(c)else:if not stack:return Falseif c == ")" and stack[-1] != "(":return Falseif c == "}" and stack[-1] != "{":return Falseif c == "]" and stack[-1] != "[":return False()return not stack5.复杂度分析:–时间复杂度:遍历字符串的时间复杂度为 O(n),其中 n 为字符串的长度。

(1)判断一个算术表达式中开括号和闭括号是否配对。

(1)判断一个算术表达式中开括号和闭括号是否配对。

(1)判断⼀个算术表达式中开括号和闭括号是否配对。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>typedef char datatype;#define maxsize 64typedef struct{datatype data[maxsize];int top;}seqstack;int match(char exp[],int n){char st[maxsize]; //设置⼀个栈,⽤来存放扫描表达式中的括号int top=-1,i=0,tag=1;while(i<n&&tag==1){if(exp[i]=='('||exp[i]=='['||exp[i]=='{') //遇到'(''[''{',则将其⼊栈{top++;st[top]=exp[i];}if(exp[i]==')') //遇到')',若栈顶是'(',则继续处理,否则以不配对返回if(st[top]=='(') top--;else tag=0;if(exp[i]==']')if(st[top]=='[') top--;else tag=0;if(exp[i]=='}')if(st[top]=='{') top--;else tag=0;i++;}if(top>=0) tag=0; //若栈不空,则不配对return tag;}main(){int tag,i;char exp[7]={'(','+','(','2','-','4',')'};// printf("请输⼊⼀个算式表达式:\n");// for(i=0;i<7;i++)// exp[i]=getchar();tag=match(exp,7);if(tag)printf("算式表达式中的开括号和闭括号配对。

数据结构算法——判断表达式中的括号是否匹配

数据结构算法——判断表达式中的括号是否匹配

数据结构算法——判断表达式中的括号是否匹配元旦三天假,闲着没事⼲,就想着复习⼀下学数据结构时的那些算法吧。

本来是想⽤C语⾔来写的,⽆奈啊,三四年没⽤C了,基本上忘光光,还是⽤C#来写吧,⽽且.Net基类库中已经有了栈、队列等的实现,直接拿来⽤⽤吧。

第⼀个算法是⽤来判断表达式中的括号(仅限⼩括号)是否匹配的。

(其实哥很想找个妹⼦出去约会啊,不想复习神马算法啊,可惜的是找不到妹⼦,哭死)对于表达式中的括号是否匹配,不能仅仅通过统计左括号'('出现的次数和右括号')'出现的次数是否相等来实现,“a*)b+c(”这样的表达式中的括号显然是不匹配的。

检验括号是否匹配最常见的⽅法是借助于栈这种数据结构,从左到右逐个字符扫描表达式,碰到左括号"("则压⼊栈中(push),碰到右括号")"则弹出栈顶元素(pop)如果栈为空,则匹配失败。

字符串扫描完成后,如果栈为空,则匹配成功,否则匹配失败。

代码如下:public static class AlgorithmAboutStack{///<summary>///此⽅法⽤于判断输⼊的表达式中的括号是否匹配,即左括号的个数与右括号是否相等///</summary>///<param name="expression">输⼊的表达式</param>///<returns></returns>public static bool IsBracketMatch(string expression){if (string.IsNullOrEmpty(expression)){throw new ArgumentException();}Stack<char> leftBrackets = new Stack<char>();foreach (char c in expression){if (c=='('){leftBrackets.Push(c);}if (c==')'){if (leftBrackets.Count==0){return false;}else{leftBrackets.Pop();}}}return leftBrackets.Count == 0;}}。

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stack s;
InitStack(s);
int strn = strlen(str); //
定义字符串长度为 strn
for(int i=0;i <strn;i++)
{
char a=str[i];
int re=0;
switch(a)
{// 对输入的字符 a 进行判断
case '(':
case '{':
Pop(s); break; case '}': if(Empty(s,re) || Pop(s) != '{') return 0;
Pop(s); break;*/ } } int re=0; // 定义并初始化判空函数的返回值 re=Empty(s,re); // 返回判空函数的返回值 if(re==1) return 1; // 栈为空 else return 0; // 栈不为空,有左括号,即存在 '(' 或 '[' 或'{' 未匹配 }
{// 定义一个新栈 s,初始化栈顶为 -1
s.top = -1;
}
3. 算法设计
( 1)入栈的算法
char Push(stack &s, char a)
{ // 入栈操作,将字符 a 入栈 s
if(s.top == stacksize - 1) //
当栈顶为栈的空间大小 -1 ,栈满
return 0;
}
( 4)判断是否匹配的算法。如果右括号,进栈,取下个字符;如果是
左括号,出栈,取下个字符;最后判断栈是否为空。
int Check(char* str)
{ // 检验括号是否匹配的函数
stack s;
InitStack(s);
int strn = strlen(str); //
定义字符串长度为 strn
case ']':
if(Pop(s)!='[') return 0;
break; /*case ')': if(Empty(s,re) || Pop(s) != '(') return 0;
Pop(s); break; case ']': if(Empty(s,re) || Pop(s) != '[') return 0;
for(int i=0;i <strn;i++)
{
char a=str[i];
int re=0;
switch(a) {// 对输入的字符 a 进行判断
case '(': case '{': case '[':
Push(s,a);// 若是左括号,则进行入栈操作 break; // 若是右括号,则进行出栈操作,若出栈元素不是与输入相 对应的左括号,则字符串括号中不匹配,返回 case ')': if(Pop(s)!='(')
,即“先入后匹配” 。因此用栈来解决。
#define stacksize 100 //
定义栈的空间大小
struct
stack{ // 定义栈的结构体
char strstack[stacksize];//
定义栈的存储格式为字符型
int top; // 定义栈的栈顶变量
};
void InitStack(stack &s)
return 0; break;
case '}': if(Pop(s)!='{') return 0; break;
case ']': if(Pop(s)!='[')
return 0; break; } } int re=0; // 定义并初始化判空函数的返回值 re=Empty(s,re); // 返回判空函数的返回值 if(re==1) return 1; // 栈为空 else return 0; // 栈不为空,有左括号,存在 '(' 或'[' 或'{' 未匹配 } 4. 运行与测试 ① 输入 1+(2+3)
此时,栈顶元素为字符 a
return a;
}
char Pop(stack &s )
{ // 出栈操作
if(s.top == -1) //
当栈顶为 -1 时,栈空
return 0;
char a = s.strstack[s.top];//
将栈顶元素赋予字符 a,并返回字符 a,完成
出栈操作
s.top--;
通过本次实验, 我对栈的使用更加熟练, 入栈出栈的顺序也有了更 一步的了解。
附:源代码 #include "stdafx.h" #include<iostream> #include<stdio.h> #include<string.h> using namespace std;
#define stacksize 100 //
case '[':
Push(s,a);是右括号, 则进行出栈操作, 若出栈元素不是与输入相对应的左括
号,则字符串括号中不匹配,返回
case ')':
if(Pop(s)!='(')
return 0;
break;
case '}': if(Pop(s)!='{') return 0; break;
cout<<" 匹配! "<<endl; else
if(re==0) cout<<" 不匹配!! "<<endl;
}
s.top ++;// 入栈操作一次,栈顶 +1
s.strstack[s.top] = a;//
此时,栈顶元素为字符 a
return a;
}
( 2)出栈的算法设计
char Pop(stack &s )
{ // 出栈操作
if(s.top == -1) //
当栈顶为 -1 时,栈空
return 0;
char a = s.strstack[s.top];//
char Push(stack &s, char a)
{ // 入栈操作,将字符 a 入栈 s
if(s.top == stacksize - 1) //
当栈顶为栈的空间大小 -1 ,栈满
return 0;
s.top ++;// 入栈操作一次,栈顶 +1
s.strstack[s.top] = a;//
② 输入 1+(2+3))
③ 输入 1+((2+3) ④ 输入 1+2+3+4
⑤ 输入 1+[2+(4-2])*2
5. 调试记录及收获 在运行程序时,当输入 1+((2+3) 时,因为错把’ ( ’写成’(’,
也就是输入法的中英文没有切换, 所以得到的结果是错的。 这就说明输 入时要注意中英文。
void main() // 主函数 {
char str[100]; // 定义一个单字符型数组以储存键盘输入的字符串。 cout<<" 请输入一个长度小于 100 的字符串: "<<endl; cin>>str; // 从键盘输入字符存储到字符数组中,有输入则继续。 int re=Check(str); if(re==1)
将栈顶元素赋予字符 a,并返回字
符 a,完成出栈操作
s.top--;
return a;
}
( 3)判断栈是否为空的函数
int Empty(stack &s,int re)
{ // 定义判断栈是否为空的函数
if(s.top==-1)
return 1;// 栈为空时返回值为 1
else
return 0;// 栈不为空时返回值为 0
实验 表达式括号匹配配对判断问题
姓名:
班级:
学号:
实验时间:
1. 问题描述
一个算术表达式含圆括号、中括号、花括号 , 且它们可任意嵌套使用。
写一程序,判断任一算术表达式中所含括号是否正确配对。
2. 数据结构设计
匹配判别发生在右括号出现时, 且被匹配的左括号应是距离右括号最近
被输入的,二不是最先被输入的括号
定义栈的空间大小
struct
stack{ // 定义栈的结构体
char strstack[stacksize];//
定义栈的存储格式为字符型
int top; // 定义栈的栈顶变量
};
void InitStack(stack &s)
{// 定义一个新栈 s,初始化栈顶为 -1
s.top = -1;
}
return a;
}
int Empty(stack &s,int re)
{ // 定义判断栈是否为空的函数
if(s.top==-1)
return 1;// 栈为空时返回值为 1
else return 0;// 栈不为空时返回值为 0
}
int Check(char* str)
{ // 检验括号是否匹配的函数
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