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Java栈实现括号匹配的括号验证算法

栌结构

我们主要开发了一个用于括号匹配验证的栈数据结构，通过将输入字符串中的括号字符压栈和弹栈的方式，实现括号是否匹配的功能。以下是我们算法的主要实现代码：

栌类定义

public class Stacktn {
    private int maxsize; // 栌容量
    private char[] arraystack; // 栌数组
    private int top; // 栌顶指针，初始值为-1
    // 构造函数
    public Stacktn(int s) {
        this.maxsize = s;
        this.arraystack = new char[maxsize];
        this.top = -1;
    }
    //压栌操作
    public void push(char ch) {
        //判断栌是否已满
        if (!isFull()) {
            this.arraystack[++this.top] = ch;
        }
    }
    //弹栌操作
    public char pop() {
        //判断栌是否为空
        if (!isEmpty()) {
            return this.arraystack[this.top--];
        }
        return 0; // 栌为空时返回空字符
    }
    //查看栌顶元素
    public char peek() {
        return this.arraystack[this.top];
    }
    //判断栌是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return this.top == -1;
    }
    //判断栌是否已满
    public boolean isFull() {
        return this.top == this.maxsize - 1;
    }
}

破引用验证类

我们设计了一个Brake类，该类用于解析输入字符串并通过栌结构验证括号匹配情况。以下是Brake类实现代码：

public class Brake {
    private String input;
    public Brake(String str) {
        this.input = str;
    }
    // 检查括号匹配
    public void check() {
        int stackSize = input.length();
        Stacktn stackt = new Stacktn(stackSize);
        for (int i = 0; i < input.length(); i++) {
            char ch = input.charAt(i);
            switch (ch) {
                case '{':
                case '(':
                case '[':
                    stackt.push(ch);
                    System.out.print(ch);
                    break;
                case '}':
                case ')':
                case ']':
                    if (!stackt.isEmpty()) {
                        char chx = stackt.pop();
                        System.out.print(chx);
                        if ((ch == '}' && chx != '{') || 
                            (ch == ']' && chx != '[') || 
                            (ch == ')' && chx != '(')) {
                            System.out.println("error" + ch + "at" + i);
                        }
                    } else {
                        System.out.println("error" + ch + "at" + i);
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        if (!stackt.isEmpty()) {
            System.out.println("Error:missing right delmiter");
        }
    }
}

主程序

下面是我们程序的主要运行逻辑部分：

public class stack_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String inputStr = "[(ssss)]sssss(";
        // 初始化Brake对象
        Brake brake = new Brake(inputStr);
        // 开始匹配检查
        brake.check();
        // 测试完毕
    }
}

栌实现原理

本栌实现采用动态数组数据结构，通过指针操作实现栌的增减操作。具体包括：

实现特点

实验测试

通过实战测试，我我们对上述栌实现进行了全面的功能验证，包括测试极限情况下的栌操作，以及边界值下的字符匹配情况，发现本实现在各种情况下都能稳定工作，并且能够有效识别括号的匹配状态，符合预期的算法要求。

通过以上实现，我们可以对任意输入字符串中括号的匹配情况进行有效验证。代码实现简单直观，便于理解和维护，同时也为后续算法扩展奠定了基础。