括号匹配（栈）

news2024/11/23 16:55:54

20. 有效的括号 - 力扣（LeetCode）

c++有栈但是C语言没有

到那时我们可以自己造

这里的代码是直接调用栈，然后调用

等于三个左括号的任意一个我们就入栈

左括号（入栈）

右括号

取出栈顶数据，出栈并且进行匹配，这里匹配的是不匹配的情况

这里进行方向的判断

因为不匹配可以直接拿结果

栈里面还有数据意味着数量不相等

‘也就是此时进行判断此时栈是不是为空

图解

因为每次都是左括号入栈，然后然后才有右括号的，所以我们可以来一个判断，如果入栈半天只有左括号，那么说明也就是第四种情况，直接返回fash就可以
根据栈的性质，先进先出，我们可以把输入数值的左括号入栈，因为匹配的时候，我们不能去寻找与之匹配的右括号，因为这样可能存在漏掉某一个数组里面的数组就像第三个，所以我们需要进行遍历，所有的左括号入栈，因为的对称的，所以我们可以判定哪些不是与之匹配的右括号，不是就false(这期间记得每次匹配之后，我们需要进行出栈，也就是让栈的第一个数值进行更换，因为我们已经参与匹配并且成功了)
循环结束之后此时我们进行一个判空，如果是空的说明是，满足条件的，不是空的说明是不满足条件的

代码的实现
#pragma once
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef char STDataType;
typedef struct Stack {
    STDataType* _a; // 首元素的地址
    int _top; // 栈顶，初始化为0，也就是等同于size，初始化为-1，等同于下标
    int _capacity; // 容量
} Stack;
// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps);
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps);
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data);
// 出栈
void StackPop(Stack* ps);
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps);
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps);
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果，如果不为空返回0
int StackEmpty(Stack* ps);
// 初始化栈
void StackInit(Stack* ps) {
    ps->_a = NULL;

    // 这里栈顶初始化为-1和初始化为0是不一样的
    //    0 0 0 0 0 0 0 0 数组
    // -1 0 0 0 0 0 0 0 0 初始化为-1
    //    0 0 0 0 0 0 0 0 初始化为0
    // 初始化为0，也就是等同于size，初始化为-1，等同于下标
    ps->_capacity = ps->_top = 0;
}
// 销毁栈
void StackDestroy(Stack* ps) {
    // 判断为不为空，判断里面有没有数值
    assert(ps && ps->_top);
    free(ps->_a);
    ps->_capacity = ps->_top = 0;
}
// 入栈
void StackPush(Stack* ps, STDataType data) {
    // 首先判断容量是多少，然后进行扩容
    if (ps->_capacity == ps->_top) {
        // 扩容
        int newapacity = ps->_capacity == 0 ? 4 : 2 * ps->_capacity;
        STDataType* tmp =
            (STDataType*)realloc(ps->_a, newapacity * sizeof(STDataType));
        if (tmp == NULL) {
            perror("StackPush:tmp:error:");
            exit(1);
        }
        // 改变容量大小，指向新空间的头第一个元素位置的地址
        ps->_capacity = newapacity;
        ps->_a = tmp;
    }
    // 插入数值
    ps->_a[ps->_top] = data;
    ps->_top++;
}
// 出栈
void StackPop(Stack* ps) {
    // 判断为不为空，判断里面有没有数值
    assert(ps && ps->_top);
    ps->_top--;
}
// 获取栈顶元素
STDataType StackTop(Stack* ps) {
    assert(ps && ps->_top);
    return ps->_a[ps->_top - 1];
}
// 获取栈中有效元素个数
int StackSize(Stack* ps) {
    assert(ps && ps->_top);
    return ps->_top - 1;
}
// 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果(1)，如果不为空返回0
int StackEmpty(Stack* ps) {
    assert(ps);
    return ps->_top == 0;
    // 所以，ps->_top == 0 这个表达式的作用是比较栈顶位置 ps->_top 是否等于 0。
    // 如果相等，说明栈为空，表达式结果为 true（在C语言中用 1 表示）；
    // 如果不相等，说明栈不为空，表达式结果为 false（在C语言中用 0 表示）
}
bool isValid(char* s) {

    // 创建变量
    Stack ps;
    // 初始化变量
    StackInit(&ps);
    while (*s) {
        // 给出入栈条件,左边括号进行入栈
        if (*s == '[' || *s == '{' || *s == '(') {
            StackPush(&ps, *s);
        } else {
            if (StackEmpty(&ps)) {
                //StackDestroy(&ps);
                return false;
            }
            // 取栈顶
            STDataType ch = StackTop(&ps);
            // 判断不匹配的条件
            if (ch == '[' && *s != ']' || ch == '(' && *s != ')' ||
                ch == '{' && *s != '}') {
                //StackDestroy(&ps);
                return false;
            }
            // 出栈
            StackPop(&ps);
        }
        ++s;
    }
    // 检测栈是否为空，如果为空返回非零结果ture，如果不为空返回false
    bool ret = StackEmpty(&ps);
    return ret;
}
解释：

栈结构体定义：

STDataType* _a：指向栈数组的指针，用于存储栈中的元素。
int _top：表示栈顶的位置。数组索引从0开始，栈顶位置 _top 初始化为0，表示栈为空。
int _capacity：栈的容量，用于存储栈中最多可以存放的元素数量。

栈操作函数：

StackInit：初始化栈，将数组指针设置为 NULL，栈顶 _top 和容量 _capacity 都设置为0。
StackDestroy：释放栈数组的内存，并将栈顶和容量重置为0。
StackPush：入栈操作，将元素添加到栈顶，如果栈已满则先进行扩容。
StackPop：出栈操作，移除栈顶的元素。
StackTop：获取栈顶元素的值。
StackSize：获取栈中元素的数量。
StackEmpty：检查栈是否为空。

括号验证函数 isValid：

该函数接收一个字符数组 s 作为参数，用于验证字符串中的括号是否正确配对。
在函数内部，首先创建并初始化了一个 Stack 类型的变量 ps。
然后，使用 while 循环遍历字符串 s：
如果当前字符是 [、{ 或 (（左括号），则将其入栈。
如果当前字符是 ]、} 或 )（右括号）：
首先检查栈是否为空。如果栈为空，说明没有对应的左括号与之配对，返回 false。
否则，获取栈顶元素并与当前字符配对检查。如果配对不成功，返回 false。
如果配对成功，执行出栈操作。
在循环结束后，检查栈是否为空。如果栈为空，则说明所有括号都正确配对，返回 true；否则返回 false。

括号配对规则：

每种左括号（[、{、(）必须与其对应的右括号（]、}、)）配对。
括号的配对必须遵守正确的嵌套顺序。

注意事项：

在 StackPush 函数中，使用了 realloc 进行内存扩容。如果 realloc 失败，程序将输出错误信息并退出。
在 StackDestroy 函数中，使用 assert 宏确保传入的栈指针 ps 不是 NULL，并且栈是非空的。
在 isValid 函数中，没有释放局部栈 ps 的内存，因为 ps 是自动变量，其内存会在函数结束时自动释放。如果 ps 是动态分配的，那么需要在函数末尾调用 StackDestroy 并传递 ps 的地址。