Python实现括号匹配算法详解与代码示例

清欢
清欢
发布时间:2026-10-13 | 2人浏览过
原创

本文详解Python中括号匹配的实现思路。主要利用栈(List)结构,时间复杂度为O(n)。通过预定义开闭括号列表,遍历字符串时进行入栈出栈判断。文中提供了包含多重括号类型匹配的完整代码,并分析了针对长字符串的快速错误过滤策略,最后附带Python正则表达式常用模式总结。

1. 利用栈(在Python中可使用List实现)即可解决该问题,其时间与空间复杂度均为O(n)。

# -*- coding: utf8 -*-
# 符号表
SYMBOLS = {'}': '{', ']': '[', ')': '(', '>': '<'}
SYMBOLS_L, SYMBOLS_R = SYMBOLS.values(), SYMBOLS.keys()
def check(s):
  arr = []
  for c in s:
    if c in SYMBOLS_L:
      # 左符号入栈
      arr.append(c)
    elif c in SYMBOLS_R:
      # 右符号要么出栈,要么匹配失败
      if arr and arr[-1] == SYMBOLS[c]:
        arr.pop()
      else:
        return False
  return True
print(check("3 * {3 +[(2 -3) * (4+5)]}"))
print(check("3 * {3+ [4 - 6}]"))

2.

# 存储左括号和右括号
open_brackets = '([{<'
close_brackets = ')]}>'
# 映射左右括号便于出栈判断
brackets_map = {')': '(', ']': '[', '}': '{', '>': '<'}
# 对于每一行数据,进行如下判定若括号为左括号,加入栈,若括号为右括号,判断是否跟栈尾括号对应,
 若对应,弹出栈尾元素,若所有括号均正确闭合,则最后栈为空。
for row in rows:
  stack = []
  label = True
  for char in row:
    if char in open_brackets:
      stack.append(char)
    elif char in close_brackets:
      if len(stack) < 1:
        label = False
        break
      elif brackets_map[char] == stack[-1]:
        stack.pop()
      else:
        label = False
        break
    else:
      continue
  if stack != []:
    label = False
  print(label)
rows = [
'([<^>x[ ]{a}]{/}{t}g<^>)<{x}b>{x}<z({%}w >[b][c[c]]{<h>{h}}',
 '[/]{((x)({{*}*}w)w){f}{v}[%(^[z]{u}{ })([[ ]-]h)]{c}(*)[y]}',
 '<<(^)z>>[b]< >[[(c)u[v]{z<b< >><b>}]g][/b[(])v(v)(+)](v)',
 '[[b]][(v)g]<z>([{{<->+}e}[*]d<+>]g[[a] <+>(v){b}<e>]){a}[u]']

3.

当字符串长度较大时,可快速判断并排除一些明显的错误模式,从而节省处理时间:

主要思路如下:

首先定义两个列表,分别存放各类开括号和闭括号。随后遍历给定字符串,根据以下情况进行处理:

1. 若字符串的首字符出现在闭括号列表中,直接判定为错误并结束。 2. 若字符串长度不是偶数,直接判定为错误并结束。 3. 将原始字符串列表化后去重,若去重后的列表长度不为偶数,直接判定为错误并结束。 4. 遍历字符串,将属于开括号集合的字符加入列表;当遇到闭括号时,计算该闭括号在闭括号列表中的索引与

当前列表最后一个开括号在开括号列表中的索引是否一致。若一致则继续处理,否则直接判定为错误并结束。

#!usr/bin/env python
# encoding:utf-8
def bracket_mathch(one_str):
  '''''
  括号匹配
  '''
  tmp_list = []
  open_bracket_list = ['(', '[', '{', '<', '《']
  close_bracket_list = [')', ']', '}', '>', '》']
  one_str_list = list(one_str)
  length = len(one_str_list)
  set_list = list(set(one_str_list))
  num_list = [one_str_list.count(one) for one in set_list]
  if one_str[0] in close_bracket_list:
    return False
  elif length % 2 != 0:
    return False
  elif len(set_list) % 2 != 0:
    return False
  else:
    for i in range(length):
      if one_str[i] in open_bracket_list:
        tmp_list.append(one_str[i])
      elif one_str[i] in close_bracket_list:
        if close_bracket_list.index(one_str[i]) == open_bracket_list.index(tmp_list[-1]):
          tmp_list.pop()
        else:
          return False
          break
  return True
if __name__ == '__main__':
  one_str_list = ['({})', '({[<《》>]})', '[(]){}', '{{{{{{', '([{}])', '}{[()]']
  for one_str in one_str_list:
    if bracket_mathch(one_str):
      print(one_str, '正确')
    else:
      print(one_str, '错误')
  tmp = '{}[{()()[]<{{[[[[(())()()(){}[]{}[]()<>]]]]}}>}]'
  print(bracket_mathch(tmp))

PS:下面介绍Python匹配格式的相关内容。

匹配格式总结。

模式 描述
^ 匹配字符串的开头
$ 匹配字符串的末尾。
. 匹配任意字符,除了换行符,当re.DOTALL标记被指定时,则可以匹配包括换行符的任意字符。
[...] 用来表示一组字符,单独列出:[amk] 匹配 'a','m'或'k'
[^...] 不在[]中的字符:[^abc] 匹配除了a,b,c之外的字符。
re* 匹配0个或多个的表达式。
re+ 匹配1个或多个的表达式。
re? 匹配0个或1个由前面的正则表达式定义的片段,非贪婪方式
re{ n}  
re{ n,} 精确匹配n个前面表达式。
re{ n, m} 匹配 n 到 m 次由前面的正则表达式定义的片段,贪婪方式
a| b 匹配a或b
(re) G匹配括号内的表达式,也表示一个组
(?imx) 正则表达式包含三种可选标志:i, m, 或 x 。只影响括号中的区域。
(?-imx) 正则表达式关闭 i, m, 或 x 可选标志。只影响括号中的区域。
(?: re) 类似 (...), 但是不表示一个组
(?imx: re) 在括号中使用i, m, 或 x 可选标志
(?-imx: re) 在括号中不使用i, m, 或 x 可选标志
(?#...) 注释.
(?= re) 前向肯定界定符。如果所含正则表达式,以 ... 表示,在当前位置成功匹配时成功,否则失败。但一旦所含表达式已经尝试,匹配引擎根本没有提高;模式的剩余部分还要尝试界定符的右边。
(?! re) 前向否定界定符。与肯定界定符相反;当所含表达式不能在字符串当前位置匹配时成功
(?> re) 匹配的独立模式,省去回溯。
\w 匹配字母数字
\W 匹配非字母数字
\s 匹配任意空白字符,等价于 [\t\n\r\f].
\S 匹配任意非空字符
\d 匹配任意数字,等价于 [0-9].
\D 匹配任意非数字
\A 匹配字符串开始
\Z 匹配字符串结束,如果是存在换行,只匹配到换行前的结束字符串。c
\z 匹配字符串结束
\G 匹配最后匹配完成的位置。
\b 匹配一个单词边界,也就是指单词和空格间的位置。例如, 'er\b' 可以匹配"never" 中的 'er',但不能匹配 "verb" 中的 'er'。
\B 匹配非单词边界。'er\B' 能匹配 "verb" 中的 'er',但不能匹配 "never" 中的 'er'。
\n, \t, 等. 匹配一个换行符。匹配一个制表符。等
\1...\9 匹配第n个分组的子表达式。
\10 匹配第n个分组的子表达式,如果它经匹配。否则指的是八进制字符码的表达式。

总结。

以上所述是小编给大家介绍的Python实现括号匹配的思路详解,希望对大家有所帮助。如果大家有任何疑问,请留言,小编会及时回复。在此非常感谢大家对本站网站的支持!

本站声明

本文内容仅供参考,不代表本站观点。转载或引用请注明出处。如发现内容问题,请通过联系我们页面反馈。

Python 相关产品和应用

全部下载

专题列表