({([])}[])
最后出现的左括号最先被匹配(后进先出,LIFO)。每出现一个右括号,就“消耗”(出栈)一个左括号。
- 遇到左括号就入栈。
- 遇到右括号,就出栈一个左括号。
实现思路:
- 依次扫描所有字符。
- 遇到左括号入栈。
- 遇到右括号则弹出栈顶元素,检查是否匹配。
匹配失败的情况:
- 左括号单身:所有括号都检查完了,但是栈非空。
- 右括号单身:扫描到右括号,但是此时栈空。
- 左右括号不匹配:栈顶左括号,与当前的右括号不匹配。
bool bracketCheck(char str[], int length)
{
SqStack S;
InitStack(S);
for (int i = 0; i < length; i++)
{
if (str[i] == '(' || str[i] == '[' || str[i] == '{')
{
Push(S, str[i]);
}
else
{
if (StackEmpty(S))
{
return false;
}
char topElem;
Pop(S, topElem);
if (str[i] == ')' && topElem != '(')
{
return false;
}
if (str[i] == ']' && topElem != '[')
{
return false;
}
if (str[i] == '}' && topElem != '{')
{
return false;
}
}
}
return StackEmpty(S);
}
构成:
- 操作数
- 运算符
- 界限符
后缀表达式 = 逆波兰表达式(Reverse Polish notation)
前缀表达式 = 波兰表达式(Polish notation)
中缀表达式 | 后缀表达式 | 前缀表达式 |
---|---|---|
中缀转后缀的手算方法:
- 确定中缀表达式中各个运算符的运算顺序
- 选择下一个运算符,按照【左操作数 右操作数 运算符】的方式组合成一个新的操作数
- 如果还有运算符没被处理,转 2
// 中缀表达式
((15 / (7 - (1 + 1))) * 3) - (2 + (1 + 1))
// 后缀表达式
15 7 1 1 + - / 3 * 2 1 1 + + -
// 中缀表达式
A + B * (C - D) - E / F
// 后缀表达式
A B C D - * + E F / -
// 另一种后缀表达式
A B C D - * E F / - +
“左优先”原则:只要左边的运算符能先计算,就优先算左边的。引入“左优先”原则后,中缀转后缀的结果就是唯一的。
// 中缀表达式
A + B - C * D / E + F
// 后缀表达式
A B + C D * E / - F +
后缀表达式的手算方法:
从左往右扫描,每遇到一个操作符,就让运算符前面最近的两个操作数执行对应运算,合体为一个操作数。
用栈实现后缀表达式的计算:
- 从左往右扫描下一个元素,直到处理完所有元素。
- 若扫描到操作数则压入栈,并回到 1,否则执行 3。
- 若扫描到运算符,则弹出两个栈顶元素,执行响应运算,运算结果压回栈顶,回到 1。
第三步中,先弹出右操作数,后弹出左操作数。
后缀表达式适用于基于栈的编程语言(stack-oriented programing language),如:Forth、PostScript。
中缀转前缀的手算方法:
- 确定中缀表达式中各个运算符的运算顺序
- 选择下一个运算符,按照【运算符 左操作数 右操作数】的方式组合成一个新的操作数
- 如果还有运算符没被处理,转 2
“右优先”原则:只要右边的运算符能先计算,就优先算右边的。
// 中缀表达式
A + B * (C - D) - E / F
// 前缀表达式
+ A - * B - C D / E F
// 中缀表达式
((15 / (7 - (1 + 1))) * 3) - (2 + (1 + 1))
// 前缀表达式
- * / 15 - 7 + 1 1 3 + 2 + 1 1
用栈实现前缀表达式的计算:
- 从右向左扫描下一个元素,直到处理完所有元素。
- 若扫描到操作数则压入栈,并回到 1,否则执行 3。
- 若扫描到运算符,则弹出两个栈顶元素,执行响应运算,运算结果压回栈顶,回到 1。
第三步中,先弹出左操作数,后弹出右操作数。
初始化一个栈,用于保存暂时还不能确定运算顺序的运算符。
从左到右处理各个元素,知道末尾,可能遇到三种情况:
- 遇到操作数,直接加入后缀表达式。
- 遇到界限符。
- 遇到 "(" 直接入栈。
- 遇到 ")" 则依次弹出站内运算符并加入后缀表达式,直到弹出 "(" 为止。"(" 不加入后缀表达式。
- 遇到运算符。依次弹出栈中优先级高于或等于当前运算符的所有运算符,并加入后缀表达式,若碰到 "(" 或栈空则停止。之后再把当前运算符入栈。
按上述方法处理完所有字符后,将栈中剩余运算符依次弹出,并加入后缀表达式。
初始化两个栈,操作数栈和运算符栈。
若扫描到操作数,压入操作数栈。
若扫描到运算符或界限符,则按照“中缀转后缀”相同的逻辑压入运算符栈(期间也会弹出运算符,每当弹出一个运算符时,就需要再弹出两个操作数栈的栈顶元素并执行相应运算,运算结果再压回操作数栈)
函数调用的特点:最后被调用的函数最先执行结束。(FIFO)
函数调用时,需要用一个栈存储:
- 调用返回地址
- 实参
- 局部变量
适合用“递归”算法解决:可以把原始问题转换为属性相同,但规模更小的问题。
- 计算正整数的阶乘。
- 计算斐波那契数列。
实现递归表达式:
- 递归表达式(递归体)
- 边界条件(递归出口)
int factorial(int n)
{
if (n == 0 || n == 1)
{
return 1;
}
else
{
return n * factorial(n-1);
}
}
递归调用时,函数调用栈可称为“递归工作栈”。
- 每进入一层递归,就将递归调用所需的信息压入栈顶。
- 每退出一层递归,就从栈顶弹出相应信息。
int Fib(int n)
{
if (n == 0)
{
return 0;
}
else if (n == 1)
{
return 1;
}
else
{
return Fib(n-1) * Fib(n-2);
}
}
递归缺点:
- 太多层递归可能会导致栈溢出。
- 可能包含很多重复计算。
可以自定义栈,将递归算法改造成非递归算法。