栈的应用--括号匹配(python篇)

这篇文章将使用python实现栈的应用之括号匹配

首先，明确需求，需求是：

1,通过控制台输入一串字符串，判断是否全为括号；

2,将括号分为左括号和右括号；

3,创建一个栈，将左括号入栈，同时从字符串中取出右括号，进行匹配，若匹配成功，则该左括号出栈，否则右括号入新栈；

4,当字符串匹配完成时，对两个栈的长度进行匹配，若长度相等且为零，则表示匹配成功，若长度相等且不为零，则对栈内元素进行匹配，若重新匹配使得双栈长度为零，则表示匹配成功，否则失败

其次，对于括号匹配问题，我们需要创建一个字典以便于进行匹配，示例如下：

match_dict={")":"(","]":"[","}":"{"}

 因此，当进行括号匹配时，我们可以使用for循环遍历输入字符串，并使用如下代码段进行匹配判断

get_=stack.pop_()#从定义好的栈中获取已经入栈的左括号
for i in {")","]","}"}:
    if match_dict[i] == get_ :
        stack.pop()#匹配成功，将该左括号出栈

根据括号匹配的需求，栈的设计需要包含：定义，长度获取，压栈，获取栈顶元素，弹栈

栈的设计完整代码如下：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items=[]

    def pop_(self):
        return self.items[-1]


    def pop(self):
        return self.items.pop()


    def get_length(self):
        return len(self.items)


    def push(self,elem):
        return self.items.append(elem)

根据括号匹配的需求，设计匹配函数如下：

def Match_blankets(string):
#实例化两个栈以备用
    stack=Stack()
    stack2=Stack()
#创建匹配字典，便于匹配
    match_dict={")":"(","]":"[","}":"{"}
#遍历括号字符串，匹配开始
    for i in string:
#左括号压栈
        if i in {"(","[","{"}:
            stack.push(i)
#判断右括号是否与左括号栈顶元素匹配，匹配则弹出左括号栈顶元素，不匹配则压入新栈
        elif i in {")","]","}"}:
            get_=stack.pop_()
            if get_ == match_dict[i]:
                stack.pop()
            else:
                stack2.push(i)
        else:
            print("括号不纯！")
            return -1
#判断第一轮匹配是否完全，不完全则进入下一步匹配
    if stack.get_length() != stack2.get_length():
        print("匹配失败！")
        return -1
    else:
#进入下一步匹配，重复遍历其中一个栈内的元素，直到其中一个栈空或者遍历完成
        for i in stack2.items:
            get_new = stack.pop_()
            if get_new == match_dict[i]:
                stack.pop()
                stack2.pop()
#最后进行一次判断，若匹配完全，则双栈长度均为零
        if stack.get_length() == 0 and stack2.get_length() == 0:
            print("匹配成功！")
            return 0

最后，完整代码如下：

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items=[]

    def pop_(self):
        return self.items[-1]


    def pop(self):
        return self.items.pop()


    def get_length(self):
        return len(self.items)


    def push(self,elem):
        return self.items.append(elem)


def Match_blankets(string):
    stack=Stack()
    stack2=Stack()
    match_dict={")":"(","]":"[","}":"{"}
    for i in string:
        if i in {"(","[","{"}:
            stack.push(i)
        elif i in {")","]","}"}:
            get_=stack.pop_()
            if get_ == match_dict[i]:
                stack.pop()
            else:
                stack2.push(i)
        else:
            print("括号不纯！")
            return -1
    if stack.get_length() != stack2.get_length():
        print("匹配失败！")
        return -1
    else:
        for i in stack2.items:
            get_new = stack.pop_()
            if get_new == match_dict[i]:
                stack.pop()
                stack2.pop()
        if stack.get_length() == 0 and stack2.get_length() == 0:
            print("匹配成功！")
            return 0



if __name__=="__main__":
    string=input("请输入括号！")
    Match_blankets(string)