控制平衡括號

Question

假設我們有一個包含不同括號的字符串（在這種情況下，用括號括起來，我的意思是( ， [和{ ），該字符串還可以包含其他內容，例如{[balanced(parenthesis)]}但其余內容大部分將被忽略。 。可以使用正則表達式來控制所有不同的括號是：

1. “ closed” ，即每個“ opening”括號都與“ closes”括號匹配，並且
2. 在字符串的正確位置？

Answer 1

可以用下面的正則表達式來做到這一點，盡管有點難看。

這是一個匹配的正則表達式，而不是驗證正則表達式，但是您可以添加錨點，方法是在開頭和結尾添加錨點，以將其轉換為驗證正則表達式。

(?:
    (?>[^(){}\[\]]+)
    |
    (?<open>
      (?=(?<mr>\())(?<mc>)(?<ms>)\(|
      (?=(?<mc>\{))(?<mr>)(?<ms>)\{|
      (?=(?<ms>\[))(?<mc>)(?<mr>)\[
    )
    |
    (?:
        (?<-open>
          (?!\k<mc>)\}
          |
          (?!\k<mr>)\)
          |
          (?!\k<ms>)\]
        )
        (?<-mr>)(?<-mc>)(?<-ms>)
    )
)+(?(open)(?!))

由於我們無法讀取頂層堆棧，因此必須通過3個捕獲組mr ， mc和ms來模擬它。 mr ， mc ， ms和open中的項目數始終相同。 當堆棧open不為空時，3個捕獲組中只有一個包含相應的開括號，其他2個捕獲空字符串。 非空字符串捕獲組始終是堆棧頂部的括號類型。

這使我們可以通過斷言相應的捕獲組無法匹配來匹配相應的右括號，例如(?!\\k<mc>)\\} 。 我們知道該組不能為空（因為它必須首先通過對(?<-open>)的檢查）。 僅剩2種情況：

• 如果棧頂是空字符串，則后向引用將始終匹配，並且斷言始終將失敗。
• 如果堆棧頂部包含相應的左括號，則后向引用將失敗，並且斷言成功，並且我們將繼續匹配右括號。

Answer 2

事實證明，此問題已由Kobi在其博客中解決。 為了簡單地平衡不同類型的括號，解決方案非常簡單而優雅，並且沒有這個問題的答案那么瘋狂，后者的語法更加復雜。

讓我引用以下博客文章的重要部分：

[...]誰說我必須將匹配的東西壓入堆棧？ 如果想將任意字符串推入堆棧怎么辦？ 當我看到一個開放式括號時，我真的想按一個封閉式括號，但是我該怎么辦？

訣竅是使用預讀：找到我要推送的字符的下一次出現，然后推送：

 {(?=.*?(<Stack>})) 

接下來，當我要匹配一個右括號時，我已經在堆棧中找到了正確的括號。 使用此方法，這是一個正則表達式，用於匹配帶有3種不同類型的匹配平衡括號的令牌：

 ( [^(){}\\[\\]]+ | \\( (?=[^)]* (?<Stack> \\) ) ) | \\[ (?=[^\\]]* (?<Stack> \\] ) ) | \\{ (?=[^}]* (?<Stack> \\} ) ) | \\k<Stack> (?<-Stack>) )+? (?(Stack) (?!)) 

當然，這種方法確實有局限性-您可能找不到要推送的角色（這可能是一件好事-它使您可以盡早失敗）。 如果您想平衡比常量字符串更復雜的內容，這也變得非常棘手，但這是另一個主題。

Answer 3

不，您剛剛描述的要求的語言不是常規語言，因此正則表達式不適合解決該問題。 您不僅需要使用正則表達式，還需要使用更強大的詞法分析工具。

Answer 4

如果您想做的只是匹配括號，請嘗試以下代碼：

public class Program
{

    public static void Main()
    {
        string testString1 = "{[balanced(parenthesis)]}";
        string testString2 = "(test)[wrong bracket type)";
        string testString3 = "(test)[Mismatched]((sdff)";

        bool isValid1 = ValidateString(testString1);
        bool isValid2 = ValidateString(testString2);
        bool isValid3 = ValidateString(testString3);

        if (isValid1)
            Console.WriteLine("TestString1 is balanced correctly!");
        else Console.WriteLine("TestString1 is NOT balanced properly!");

        if (isValid2)
            Console.WriteLine("TestString2 is balanced correctly!");
        else Console.WriteLine("TestString2 is NOT balanced properly!");

        if (isValid3)
            Console.WriteLine("TestString3 is balanced correctly!");
        else Console.WriteLine("TestString3 is NOT balanced properly!");

    }

    public static bool ValidateString(string testString)
    {
        int p1 = 0;
        int p2 = 0;
        int p3 = 0;

        var lastOpener = new Stack<char>();

        foreach (char c in testString)
        {
            if (c == '(') {
                p1++;
                lastOpener.Push(c);
            }
            if (c == '[') {
                p2++;
                lastOpener.Push(c);
            }
            if (c == '{') {
                p3++;
                lastOpener.Push(c);
            }

            try {               
                if (c == ')' && lastOpener.Pop() == '(')
                    p1--;
                if (c == ']' && lastOpener.Pop() == '[')
                    p2--;
                if (c == '}' && lastOpener.Pop() == '{')
                    p3--;
            } catch { return false; }
        }

        if (p1 != 0 || p2 != 0 || p3 != 0)
            return false;
        return true;
    }
}

您需要做的就是調用ValidateString()方法，並將要測試的字符串傳遞給該方法。 它將測試不匹配的括號（ [] ， () ， {} 3種() ，並進行測試以確保括號在正確的位置閉合（如您在我的3個測試字符串中所見）。 如果有效，它將返回true ，否則返回false 。

該函數的工作方式是首先創建一個Stack對象。 遍歷字符串中的每個字符。 如果找到打開的括號，則將該括號推入堆棧，並將該括號的計數器加一。 如果找到了右括號，則將其從堆棧中彈出，如果它們匹配，則會減少括號計數器。

遍歷每個字符后，它將測試每種不同類型括號的計數器，如果所有三個都為0 ，那么我們知道其平衡/匹配正確！

小提琴