括号匹配的检查 课程设计

衡阳师范学院

《C语言 数据结构》

课程设计报告

题 目： 括号匹配的检验 班 级： 1 1 0 1 学 号： 作者姓名： 指导教师：

2012年11月

目 录

1设计题目与要求 .................................................... 3

1.1实验目的 ............................................................................................................ 3 1.2问题描述 ............................................................................................................ 3 1.3设计要求 ............................................................................................................ 3

2总体设计思想及相关知识 ............................................ 3

2.1总体设计思想 ..................................................................................................... 3 2.2开发环境与工具........................................................ 4

3功能设计 .......................................................... 4

3.1 抽象数据类型的定义 .......................................................................................... 4 3.2 栈的基本运算

......................................................4

3.3栈的基本操作的实现....................................................4 3.4模块流程图 ......................................................................................................... 6

4源程序代码 ........................................................ 6 5测试及结果 ........................................................ 9 6总结 ............................................................. 11 7小组成员任务分配 ................................................. 11 参考文献........................................................... 12

1．设计题目与要求

1.1实验目的

通过对括号匹配的检验的程序设计编写，深入了解和掌握栈的使用，了解栈先进后出的特点，掌握栈的表示和实现。 1.2问题描述

假设表达式中允许包括两种括号:圆括号和方括号，其嵌套的顺序随意，即([]())或[([][])]等为正确的格式，[(])或(()]）均为不正确的格式。检验括号是否匹配的方法可用“期待的急迫程度”这个概念来描述。例如考虑下列括号序列： [ ( [ ] [ ] ) ] 1 2 3 4 5 6 7 8

当计算机接受了第一个括号后，它期待着与其匹配的第八个括号的出现，然而等来的却是第二个括号，此时第一个括号只能暂时靠边，而迫切等待与第二个括号相匹配的，第七个括号的出现，类似的，因等来的第三个括号，其期待的匹配程度较第二个括号更急迫，则第二个括号也只能靠边，让位于第三个括号，显然第二个括号的期待急迫性高于第一个括号；在接受了第四个括号后，第三个括号的期待得到满足，消解之后，第二个括号的期待匹配成了当前最急迫的任务了，······，依次类推。可见，这个处理过程恰与栈的特点相吻合。 1.3设计要求

读入圆括号和方括号的任意序列，输出“匹配”或“此串括号匹配不合法”。

2．总体设计思想及相关知识

2.1总体设计思想

最内层（最迟出现）的左括号必须与最内层（最早出现）的同类右括号匹配，它最期待着急迫的配对。配对之后，期待得以消除。因此为左括号设置一个栈，置于栈顶的左括号期待配对的急切程度最高。另外，在算法的开始和结束时，栈都应该是空的。例如：[()[]]、 ([{}]) 、{([]]}

2.2开发环境与工具

系统平台：Windows应用程序 实现语言：C语言

开发工具：VC++6.0

3．功能设计

3.1抽象数据类型的定义

堆栈的定义：栈（Stack）是限定只能在表的一端进行插入和删除操作的线性

表。在表中，允许插入和删除的一端称作"栈顶(top)"，不允许插入和删除的另一端称作"栈底(bottom)" 。

3.2栈的基本运算

（1）栈初始化：Init_Stack(s)。操作结果是构造了一个空栈。

（2）判栈空：Empty_Stack(s)。操作结果是若s为空返回1，否则返回为0. （3）入栈：Push_Stack(s,x)。操作结果是在栈s的顶部插入一个新的元素x，x成为新的栈顶元素，栈发生变化。

（4）出栈：Pop_Stack(s)。在栈s存在且非空的情况下，操作结果是将栈s的顶部元素从栈中删除，栈中少了一个元素，栈发生变化。

（5）读栈顶元素：Top_Stack(s)。在栈s存在且非空的情况下，操作结果是读栈顶元素，栈不变化。

3.3栈的基本操作的实现

(1）置空栈（首先建立栈空间，然后初始化栈顶指针） SeqStack * Init_Stack() {

SeqStack *s;

s=( SeqStack *)malloc(sizeof(SeqStack )); s->top=-1;return s;

}

(2)判空栈

int Empty_Stack(SeqStack *s) {

If(s->top==-1) return 1; Else return 0; } (3)入栈

int Push_Stack(SeqStack *s,datatype x) {

if(s->top==MAXSIZE-1) return 0; //栈满不能入栈 else{s->top++; s->data[s->top]=x; return 1;} } (4)出栈

int Pop_Stack(SeqStack *s,datatype *x) {

if (Empty_Stack(s)) return 0; //栈空不能出栈 else {*x=s->data[s->top]; //栈顶元素存入*x，返回 s->top--; return 1;} }

(5)取栈顶元素

datatype Top_Stack(SeqStack *s) {

if (Empty_Stack(s)) return 0; //栈空 else return(s->data[s-top]); }

3.4模块流程

4.源程序代码

#include #include #define MAXSIZE 100 typedef char datatype; struct SeqStack { datatype data[MAXSIZE];

};

SeqStack * Init_Stack() {

SeqStack *s;

s=( SeqStack *)malloc(sizeof(SeqStack )); s->top=-1; return s; }

int Empty_Stack(SeqStack *s) {

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

int Push_Stack(SeqStack *s,datatype x) {

if(s->top==MAXSIZE-1) return 0; //栈满不能入栈 else{s->top++; s->data[s->top]=x; return 1;} }

int Pop_Stack(SeqStack *s,datatype *x) {

if (Empty_Stack(s)) return 0; //栈空不能出栈 else {*x=s->data[s->top]; //栈顶元素存入*x，返回 s->top--; return 1;} }

datatype Top_Stack(SeqStack *s)

if (Empty_Stack(s)) return 0; //栈空 else return(s->data[s->top]); }

int match(char s[]) { SeqStack *st; datatype x; char *p=s; st=Init_Stack(); while(*p) { switch(*p) {

case '(': case '[':

case '{':Push_Stack(st,*p);break;

case ')':if(Top_Stack(st)=='(') Pop_Stack(st,&x);else 0;break;

case ']':if(Top_Stack(st)=='[') Pop_Stack(st,&x);else 0;break;

case '}':if(Top_Stack(st)=='{') Pop_Stack(st,&x);else 0;break; default:return 0;break; } p++;

}

return Empty_Stack(st)?1:0;

}

return

return

return

int main() { }

printf("请输入一组或多组括号序列，按enter键结束输入：\n"); char s[MAXSIZE]; while(gets(s)) { }

return 0;

printf(match(s)?"括号匹配\n":"括号不匹配\n");

5．测试及结果

图5-1

图5-2

图5-3

图5-4

6．总结

经过了两周的时间，我们完成了这个课程设计。

通过这次课程设计，我们学到了很多关于数据结构中栈的使用操作。经过这些天的上机操作，我们也意识到了自己的不足之处，例如容易把符号打错，在查找错误时难以发现等问题。在这程序设计中遇到的问题，一般上网查询或者问上一届的同学，参考他人的做法，多次操作失败过，但还是一步步改正。 所以说，这次的课程设计给了我们一个提高，过程中发现对C语言还是不太熟悉，数据结构很重要，多实践操作很关键。在以后的计算机学习过程中，理解理论知识，注重实践操作。

小组成员任务分配

程序编程前阶段：全组成员查看相关资料，包括书本资料和网上资料，共同讨论实现方案，及设计思想；

程序编写阶段：XX进行上机操作，完成程序基本框架

程序报告编写：XX

格式的排版及修改：XX

参考文献

[1]严蔚敏 吴伟民 编著·。数据结构：C语言版。北京：清华大学出版社，2007

[2周海英 马巧梅 编著。数据结构与算法设计（第二版）。北京：国防工业出版社，2009.6