括号匹配(数据结构实验报告)

课程名称: 《数据结构》课程设计课程设计题目: 括号匹配姓名:***院系:计算机科学与技术学院专业:计算机科学与技术年级:**学号:*******指导教师:***2015 年 09月 10 日目录1 课程设计的目的 (1)2 需求分析 (3)3 课程设计报告内容 (3)3.1概要设计 (3)3.2详细设计 (3)3.3调试分析 (5)4 总结 (7)5 程序清单 (8)6 参考文献 (7)1.课程设计的目的(1) 熟练使用C 语言编写程序，解决实际问题;(2) 了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力;(3) 初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能;(4) 提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力;2.需求分析本程序文件主要的功能是判断括号的匹配问题。

程序的执行是从事先输入好数据的文档中读取，然后对所读取的数据进行括号匹配行的判断。

最后输出判断的结果。

程序函数主要有void InitStack(Stack *S)、ElemType GetTop(Stack S,ElemType *e)、void push(Stack *S,ElemType e)、ElemType pop(Stack *S,ElemType *e)、int Judge(ElemType a[])。

InitStack函数是用来初始化栈；GetTop函数是用来获取栈顶元素；push是用来把元素压栈、pop函数是用来把元素弹出栈、Judge函数是用来判断括号是否匹配。

3 括号匹配的设计3.1概要设计算法分析：首先设置好一个栈，然后从文件中读入数据，在读入的数据时，从文件中读取的字符串存入到函数定义好的字符数组中。

然后把该数组作为函数参数。

当每读入一个‘（’或者是‘[’，就把这个元素压栈，若是读入的元素是‘]’或者是‘）’，就调用GetTop函数，来获取栈顶元素，如果获取的栈顶元素和该次读入的元素匹配而且栈不空的话，就说明该元素是匹配的，继续比较下一次的元素；如果获取的栈顶元素和该次读入的元素不匹配的话，就说明该元素是不匹配的，直接结束运行。

当所有的‘）’或者是‘]’全部比较完成之后，栈仍然不空，说明栈中还剩有‘[’或者‘(’，括号不匹配。

3.2详细设计void InitStack(Stack *S)//建造一个栈{S->base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(ElemType));if(!*S->base) printf("error");S ->top = S ->base;//将栈设置为空栈S->stacksize = STACK_INIT_SIZE;//将栈的空间大小设置为STACK_INIT_SIZE}建栈的操作首先将栈指针s->指向新开辟的内存空间。

然后将栈顶指针s->top等于s->base。

将栈置成空栈。

ElemType GetTop(Stack S,ElemType *e)//获取栈顶元素{if(S.top!=S.base){*e=*(S.top-1);return *e;}该模块用于获取栈顶元素。

void push(Stack *S,ElemType e)//压栈函数{if(S->top-S->base>=S->stacksize){S->base=(ElemType*)realloc(S->base,(S->stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(ElemType));if(!S->base) printf("分配内存失败\n");else{S->top=S->base+S->stacksize;S->stacksize+=STACKINCREMENT;}}*S->top=e;S->top++;}该模块用于将元素压栈。

首先判断现有栈的空间是否够用，如果不够，就再分配内存。

然后将元素e赋值给栈顶指针所指位置。

最后将栈顶指针加一。

ElemType pop(Stack *S,ElemType *e)//出栈函数{if(S->top==S->base) printf("错误\n");else{*e=*--S->top;return *e;}}该模块用于将栈顶元素出栈。

int Judge(ElemType a[])//判断函数{int i=0;Stack s;InitStack(&s);ElemType x;while(a[i]){switch(a[i]){case '(':push(&s,a[i]);break;case '[':push(&s,a[i]);break;case ')':GetTop(s,&x);if(x=='('&&s.top!=s.base)pop(&s,&x);else {printf("不匹配\n");return 0;}break;case ']':GetTop(s,&x);if(x=='['&&s.top!=s.base)pop(&s,&x);else {printf("不匹配\n");return 0;}break;default:break;}i++;}if(s.top!=s.base) printf("不匹配\n");else printf("括号匹配\n");return 0;}该模块用于判断括号是否匹配。

3.3调试分析运行截图问题说明：当所判断的表达式中的‘]’‘)’元素比‘[’‘(’多时，例如：[[]])]]];这种情况下括号是不匹配的，但是程序运行就会发生错误，输出的判断结果仍然是括号匹配。

算法漏洞：存在漏洞的部分如图所示：解决方法：出现这种问题是因为当当所判断的表达式中的‘]’‘)’元素比‘[’‘(’多时，这时候就会当‘]’‘)’元素还没读取完时，就因为前面不断的出栈操作而把栈变成了空栈，这时候最后的判断条件就会因为这时候是空栈，s.top==s.base，所以就错误的判断成了括号是匹配的。

修改方案：只需在读取‘]’‘)’元素，在多加一个判断这是栈是否已经成为空栈的条件，就能把改问题解决了。

修改后如下图：3.4用户手册(略)3.5测试结果(略)4总结程序设计过程中有很多自己事先想不到的情况，这就会导致程序出现漏洞。

本次程序设计过程中就是因为在别人的输入条件下，程序出现了错误的输出结果，所以我才发现程序存在漏洞。

经过这次经验，我更加体会到了程序设计时情况考虑的周全性，要尽可能的考虑到较多的情况，在自己考虑好之后，在交由他人进行数据测试，这样才能尽可能的避免意料之外的情况。

5、程序清单:(见附录)6、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严蔚敏，吴伟民米宁编著. 数据结构题集(C 语言版)--北京: 清华大学出版社，2007.3网上搜索相关程序作为参考7、程序运行结果运行截图附录（全部代码）：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<malloc.h>#define ElemType char#define STACK_INIT_SIZE 100#define STACKINCREMENT 100 #define size 40typedef struct{ElemType *base;ElemType *top;int stacksize;}Stack;void InitStack(Stack *S)//建造一个栈{S->base = (ElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(ElemType));if(!*S->base) printf("error");S ->top = S ->base;//将栈设置为空栈S->stacksize = STACK_INIT_SIZE;//将栈的空间大小设置为STACK_INIT_SIZE}ElemType GetTop(Stack S,ElemType *e)//获取栈顶元素{if(S.top!=S.base){*e=*(S.top-1);return *e;}}void push(Stack *S,ElemType e)//压栈函数{if(S->top-S->base>=S->stacksize){S->base=(ElemType*)realloc(S->base,(S->stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(ElemType));if(!S->base) printf("分配内存失败\n");else{S->top=S->base+S->stacksize;S->stacksize+=STACKINCREMENT;}}*S->top=e;S->top++;}ElemType pop(Stack *S,ElemType *e)//出栈函数{if(S->top==S->base) printf("错误\n");else{*e=*--S->top;return *e;}}int Judge(ElemType a[])//判断函数{int i=0;Stack s;InitStack(&s);ElemType x;while(a[i]){switch(a[i]){case '(':push(&s,a[i]);break;case '[':push(&s,a[i]);break;case ')':GetTop(s,&x);if(x=='('&&s.top!=s.base)pop(&s,&x);else {printf("不匹配\n");return 0;}break;case ']':GetTop(s,&x);if(x=='['&&s.top!=s.base)pop(&s,&x);else {printf("不匹配\n");return 0;}break;default:break;}i++;}if(s.top!=s.base) printf("不匹配\n");else printf("括号匹配\n");return 0;}int main(){FILE *fp;char *a,*p; //定义字符指针a，用来存放从文件中读取的字符串int no;printf("请输入选择的文件：\n");printf(" 1.括号匹配的文件\n");printf(" 2.括号匹配的文件\n");printf(" 3.直接退出程序\n");printf("*******************************\n");scanf("%d",&no);switch(no){case 1:if ((fp=fopen("one.txt","r"))==NULL){printf("open file error!\n");return 0;}break;case 2:if ((fp=fopen("two.txt","r"))==NULL){printf("open file error!\n");return 0;}break;case 3:return 0;}a=(char*)malloc(30*sizeof(char));while(1){p=fgets(a,30,fp); //从文件指针fp所指向的文件中读取字符串存放到数组a中if(!p) break; //如果读取完毕，就跳出循环printf ("%s",a);Judge(a);//printf ("********************\n");}return 0; }。