检测入栈出栈顺序是否正确的算法解析

本文主要是介绍检测入栈出栈顺序是否正确的算法解析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

检测入栈出栈顺序是否正确的算法解析

在计算机科学中，栈（Stack）是一种常见的数据结构，遵循后进先出（LIFO）的原则。在某些应用场景中，我们需要验证给定的入栈和出栈顺序是否合法。本文将详细解析一个用于判断入栈出栈顺序是否正确的算法。

问题描述

给定两个数组 a 和 b，分别表示入栈顺序和出栈顺序。我们需要判断是否可以通过一系列的入栈和出栈操作，使得最终的出栈顺序与数组 b 一致。

算法实现

以下是一个用C语言实现的算法，用于判断入栈出栈顺序是否正确：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>typedef int TYPE;typedef struct {TYPE* data;int top;int capacity;
} ArrayStack;ArrayStack* create_Array_Stack(int capacity) {ArrayStack* stack = (ArrayStack*)malloc(sizeof(ArrayStack));stack->data = (TYPE*)malloc(capacity * sizeof(TYPE));stack->top = -1;stack->capacity = capacity;return stack;
}void push_array_stack(ArrayStack* stack, TYPE value) {if (stack->top < stack->capacity - 1) {stack->data[++stack->top] = value;}
}bool pop_array_stack(ArrayStack* stack) {if (stack->top >= 0) {stack->top--;return true;}return false;
}bool top_array_stack(ArrayStack* stack, TYPE* value) {if (stack->top >= 0) {*value = stack->data[stack->top];return true;}return false;
}void destory_array_stack(ArrayStack* stack) {free(stack->data);free(stack);
}bool is_pop_stack(int a[], int b[], int len) {ArrayStack* stack = create_Array_Stack(len);if (stack == NULL) {printf("创建栈失败\n");return false;}int a_index = 0;int b_index = 0;while (b_index < len) {TYPE val;if (top_array_stack(stack, &val) && val == b[b_index]) {pop_array_stack(stack);b_index++;} else {if (a_index >= len) {destory_array_stack(stack);printf("无法匹配出栈序列\n");return false; // 无法匹配出栈序列}push_array_stack(stack, a[a_index]);a_index++;}}destory_array_stack(stack);printf("匹配成功\n");return true;
}int main() {int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};int b[] = {4, 5, 3, 2, 1};int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);if (is_pop_stack(a, b, len)) {printf("入栈出栈顺序正确\n");} else {printf("入栈出栈顺序不正确\n");}return 0;
}

算法解析

1. 创建栈

首先，我们定义了一个 ArrayStack 结构体来表示栈，并实现了创建栈的函数 create_Array_Stack。

ArrayStack* create_Array_Stack(int capacity) {ArrayStack* stack = (ArrayStack*)malloc(sizeof(ArrayStack));stack->data = (TYPE*)malloc(capacity * sizeof(TYPE));stack->top = -1;stack->capacity = capacity;return stack;
}

2. 入栈和出栈操作

我们实现了入栈 push_array_stack 和出栈 pop_array_stack 函数，以及获取栈顶元素 top_array_stack 的函数。

void push_array_stack(ArrayStack* stack, TYPE value) {if (stack->top < stack->capacity - 1) {stack->data[++stack->top] = value;}
}bool pop_array_stack(ArrayStack* stack) {if (stack->top >= 0) {stack->top--;return true;}return false;
}bool top_array_stack(ArrayStack* stack, TYPE* value) {if (stack->top >= 0) {*value = stack->data[stack->top];return true;}return false;
}

3. 判断入栈出栈顺序

核心函数 is_pop_stack 用于判断给定的入栈和出栈顺序是否合法。

bool is_pop_stack(int a[], int b[], int len) {ArrayStack* stack = create_Array_Stack(len);if (stack == NULL) {printf("创建栈失败\n");return false;}int a_index = 0;int b_index = 0;while (b_index < len) {TYPE val;if (top_array_stack(stack, &val) && val == b[b_index]) {pop_array_stack(stack);b_index++;} else {if (a_index >= len) {destory_array_stack(stack);printf("无法匹配出栈序列\n");return false; // 无法匹配出栈序列}push_array_stack(stack, a[a_index]);a_index++;}}destory_array_stack(stack);printf("匹配成功\n");return true;
}

4. 主函数

在主函数中，我们定义了入栈顺序 a 和出栈顺序 b，并调用 is_pop_stack 函数进行判断。

int main() {int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};int b[] = {4, 5, 3, 2, 1};int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);if (is_pop_stack(a, b, len)) {printf("入栈出栈顺序正确\n");} else {printf("入栈出栈顺序不正确\n");}return 0;}