数据结构 实验报告（二） 栈的应用

实验说明

数据结构实验二 栈的实验——栈的简单应用

一、实验目的

通过本实验使学生了解栈的简单应用，熟悉栈的特性及栈在顺序存储上的操作特点，深刻理解栈的基本操作与用栈解决应用问题的关系；特别训练学生使用栈解决实际问题的能力，为今后用栈解决相关问题奠定基础。

二、实验内容

1.编程实现对给定的一组括号序列判断其是否匹配正确。要求：
（1）它必须成对出现，如“(”“)”是一对，“[”与“]”是一对；
（2）出现时有严格的左右关系；
（3）可以以嵌套的方式同时出现多组多括号，但必须是包含式嵌套，不允许交叉式嵌套。比如“( )”、“[([][])]”这样是正确的，“[(])”或“([()))”或 “(()]”是不正确的。
（4）将处理的括号扩展为针对“()”“[]”“{}”三类。

2.编程实现一个简单的行编辑功能：用户可以输入一行内容，并可进行简易编辑。要求：
（1）遇到输入部分内容有误时操作退格符“#”表示前一位无效；
（2）“@”表示之前的内容均无效。

实验报告

1.实现功能描述

编程实现对给定的一组括号序列判断其是否匹配正确，将处理的括号扩展为针对“()”“[]”“{}”三类，遇到输入部分内容有误时操作退格符“#”表示前一位无效；“@”表示之前的内容均无效。

2.方案比较与选择

（1）可以使用栈和队列来实现。因为栈的功能足以完成题目要求，所以初步打算使用栈来实现。
（2）因为编写一个标准的栈比较繁琐，而且本题中也没有用到所有栈的标准操作，所以通过模拟栈来完成本题。
（3）可以使用数组或链表来模拟栈。因为括号匹配只有3对，所需空间不是很大，又因为特殊操作#、@可以在数组中通过-1和赋0值实现，因此选择了数组法来模拟栈。

3.设计算法描述

（1）定义3个变量，分别用于记录()、[]、{}的出现次数。遇到左符号时变量++，遇到右符号时--，变量为0时表示空栈。当读到#时，再往前读一个字符，如果是()、[]、{}中的一种，则对其进行反向运算，即遇到右符号时++，遇到左符号时--。
（2）进行模块划分，给出功能组成框图。形式如下：

（3）基本功能模块：
①读取用户输入的内容
②检查匹配情况
③输出结果
（4）用流程图描述关键算法：

4.算法实现（即完整源程序，带注解）

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#include <stdio.h>
#include <string.h>

int input(char* temp);
void check(char* temp, int i, int* parentheses, int* brackets, int* braces, int flag);
void print(int parentheses, int brackets, int braces);
void printresult(int parentheses, int brackets, int braces);

int main(void) {
	//parentheses小括号，brackets中括号，braces大括号
	//flag的作用：当读到一个#时，对上一个读到的括号数量减1
	//temp用于储存输入的内容，tmp用于储存第i个字符
	int parentheses = 0, brackets = 0, braces = 0;
	int i, length, flag;
	char temp[1000];
	printf("此程序的功能是：检测括号是否匹配。
请输入检测的内容，一行中仅有.时结束输入:
");
	length = input(temp);
	//一个个字符去检查括号匹配情况，到数组末尾结束
	for (i = 0, flag = 1; i < length; i++) {
		check(temp, i, &parentheses, &brackets, &braces, flag);
	}
	print(parentheses, brackets, braces);
}
//读取用户输入的内容，返回内容长度
int input(char* temp) {
	int i;
	char tmp;
	for (i = 0; ; i++) {
		temp[i] = getchar();
		if (temp[i] == '.') {
			tmp = getchar();
			if (tmp == '
') {
				temp[++i] = '';
				break;
			}
			else {
				temp[++i] = tmp;
			}
		}
	}
	return strlen(temp);
}
//检查当前字符是否为特定符号()[]{}
void check(char* temp, int i, int* parentheses, int* brackets, int* braces, int flag) {
	switch (temp[i]) {
	case '#':
		if (i != 0) {
			flag = -1;
			check(temp, i - 1, parentheses, brackets, braces, flag);
			flag = 1;
		}
		break;
	case '@':
		*parentheses = 0;
		*brackets = 0;
		*braces = 0;
		break;
	case '(':
		if (*parentheses >= 0 || flag == -1) {
			*parentheses += flag;
		}
		break;
	case ')':
		*parentheses -= flag;
		break;
	case '[':
		if (*brackets >= 0 || flag == -1) {
			*brackets += flag;
		}
		break;
	case ']':
		*brackets -= flag;
		break;
	case '{':
		if (*braces >= 0 || flag == -1) {
			*braces += flag;
		}
		break;
	case '}':
		*braces -= flag;
		break;
	default:		break;
	}
}
//输出结果
void print(int parentheses, int brackets, int braces) {
	if (parentheses != 0 || brackets != 0 || braces != 0) {
		printf("NO
");
	}
	else {
		printf("YES
");
	}
	printresult(parentheses, brackets, braces);
}
//输出结果
void printresult(int parentheses, int brackets, int braces) {
	if (parentheses != 0) {
		if (parentheses > 0) {
			printf("(-?");
		}
		else {
			printf("?-)");
		}
	}
	else if (brackets != 0) {
		if (brackets > 0) {
			printf("[-?");
		}
		else {
			printf("?-]");
		}
	}
	else if (braces != 0) {
		if (braces > 0) {
			printf("{-?");
		}
		else {
			printf("?-}");
		}
	}
}

5.实验结果测试与分析

（1）数据测试程序截图




（2）对结果进行分析:
①能正确判断符号是否配对
②能正确输出未配对的符号
③能正确的处理特殊符号#
④能正确处理特殊符号@

6.思考及学习心得

（1）描述实验过程中对此部分知识的认识：
（2）特别描述在学习方法上的收获及体会；
（3）针对前面的思考题内容在此回答。
1)模拟了栈的运行，更进一步理解和掌握栈的的使用。

2)这次的实验，巩固了我的编程模块化的思想。模块化降低了程序的耦合性，提高了程序的内聚性；降低了程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。模块化使得程序设计更加简单和直观，从而提高了程序的易读性和可维护性，而且还可以把程序中经常用到的一些计算或操作编写成通用函数，以供随时调用。

3)写程序一定要先静下心来读题目，在写程序之前把顶层给设计好，以便后续实现功能。其次把要最终实现的功能细分下来，把一个个小的功能完成了，最后拼接起来完成程序，也就是程序的模块化。