1、符号匹配
如： (5+6)×(7+8)/(4+3)、{ { ( [ ] [ ])}}、(a+b)(c*d)func() 等各类语句的符号匹配。
这里我们关注的不是数字而是括号，因为括号更改了操作优先级，限定了语言的语义，这是非常重要的。如果括号不完整，那么整个表达式就是错的。
括号都必须以成对匹配的形式出现。括号匹配意味着每个开始符号都有相应的结束符号，并且括号必须正确嵌套，这样计算机才能正确处理。
真正具有挑战的是如何编写一个算法来从左到右读取一串符号，并决定括号是否匹配。处理的第一个左开始括号必须等待，直到其匹配最后一个右关闭括号为止。结束符号以相反的顺序匹配开始符号，从内到外，这是一个可以用栈来解决的问题。
具体算法原理：
一旦采用栈来保存括号，算法的具体实现就很简单了，因为栈的操作无非就是出入栈和判断而已。
从空栈开始，从左到右处理括号字符串。如果一个符号是开始符号，将其入栈；
如果是结束符号，则弹出栈顶元素并开始匹配这两个符号。
如果它们恰好是左右匹配的，就继续处理下一个括号，直到字符串处理完为止。
最后，当所有符号都被处理后，栈应该是空的。只要栈不为空，就说明有括号不匹配。
检测包含任意字符的字符串是否匹配的代码：
#[derive(Debug)]
struct Stack<T> {
size: usize, // 栈大小
data: Vec<T>, // 栈数据
}
impl<T> Stack<T> {
// 初始化空栈
fn new() -> Self {
Self {
size: 0,
data: Vec::new(), // 以 Vec 为低层
}
}
fn is_empty(&self) -> bool {
0 == self.size
}
fn len(&self) -> usize {
self.size
}
// 清空栈
fn clear(&mut self) {
self.size = 0;
self.data.clear();
}
// 将数据保存在 Vec 的末尾
fn push(&mut self, val: T) {
self.data.push(val);
self.size += 1;
}
// 将栈顶减 1 后，弹出数据
fn pop(&mut self) -> Option<T> {
if 0 == self.size {
return None;
};
self.size -= 1;
self.data.pop()
}
// 返回栈顶数据引用和可变引用
fn peek(&self) -> Option<&T> {
if 0 == self.size {
return None;
}
self.data.get(self.size - 1)
}
fn peek_mut(&mut self) -> Option<&mut T> {
if 0 == self.size {
return None;
}
self.data.get_mut(self.size - 1)
}
// 以下是为栈实现的迭代功能
// into_iter: 栈改变，成为迭代器
// iter: 栈不变，得到不可变迭代器
// iter_mut：栈不变，得到可变迭代器
fn into_iter(self) -> IntoIter<T> {
// into_iter()方法获取了一个迭代器，然后进行迭代
IntoIter(self)
}
fn iter(&self) -> Iter<T> {
let mut iterator = Iter { stack: Vec::new() };
for item in self.data.iter() {
iterator.stack.push(item);
}
iterator
}
fn iter_mut(&mut self) -> IterMut<T> {
let mut iterator = IterMut { stack: Vec::new() };
for item in self.data.iter_mut() {
iterator.stack.push(item);
}
iterator
}
}
// 实现三种迭代功能
struct IntoIter<T>(Stack<T>);
// Iterator 是 Rust 的迭代器 迭代器（iterator）负责遍历序列中的每一项和决定序列何时结束的逻辑。当使用迭代器时，我们无需重新实现这些逻辑。
impl<T: Clone> Iterator for IntoIter<T> {
// into_iter()方法获取了一个迭代器，然后进行迭代。
type Item = T;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
// 迭代器之所以成为迭代器，是因为实现了Iterator trait。要实现该特征，最主要的就是实现其中的 next 方法，该方法控制如何从集合中取值，最终返回值的类型是关联类型 Item。
if !self.0.is_empty() {
self.0.size -= 1;
self.0.data.pop()
} else {
None
}
}
}
// 'a 生命周期标识 用于帮助编译器检查引用的有效性，避免悬垂引用和使用已被释放的内存。
// 从所有权的角度来理解，就是它可以避免因为Copy或者clone的造成的不必要开销
struct Iter<'a, T: 'a> {
stack: Vec<&'a T>, // 'a 被用在了传参类型 T 上
}
impl<'a, T> Iterator for Iter<'a, T> {
type Item = &'a T; // 生命周期标识只作用于引用上，且放在&符号之后 如这里的 &'a T
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
self.stack.pop()
}
}
struct IterMut<'a, T: 'a> {
stack: Vec<&'a mut T>,
}
impl<'a, T> Iterator for IterMut<'a, T> {
type Item = &'a mut T;
fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
self.stack.pop()
}
}
fn main() {
let sa = "(2+3){func}[abc]";
let sb = "(2+3)*(3-1";
let sc = "{{([])}}";
let sd = "((())";
let se = "[[[]]]]]]]]]";
let res1 = par_checker3(sa);
let res2 = par_checker3(sb);
let res3 = par_checker3(sc);
let res4 = par_checker3(sd);
let res5 = par_checker3(se);
println!("sa balanced: {res1}");
println!("sb balanced: {res2}");
println!("sc balanced: {res3}");
println!("sd balanced: {res4}");
println!("se balanced: {res5}");
}
// 同时检测多种开始符号和结束符号是否匹配
fn par_match(open: char, close: char) -> bool {
let opens = "([{";
let closers = ")]}";
opens.find(open) == closers.find(close)
}
// 基于栈的符号匹配
fn par_checker3(par: &str) -> bool {
let mut char_list = Vec::new();
for c in par.chars() {
char_list.push(c);
}
let mut index = 0;
let mut balance = true;
let mut stack = Stack::new();
while index < char_list.len() && balance {
let c = char_list[index];
// 将开始符号入栈
if '(' == c || '[' == c || '{' == c {
stack.push(c);
}
// 如果是结束符号，则判断是否平衡
if ')' == c || ']' == c || '}' == c {
if stack.is_empty() {
balance = false;
} else {
let top = stack.pop().unwrap();
if !par_match(top, c) {
balance = false;
}
}
}
// 非括号字符直接跳过
index += 1;
}
balance && stack.is_empty()
}
运行结果：
