算法设计第（2）题，回文是指正读、反读均相同的字符序列，如“abba”“abdba”均为回文，但是“good”不是回文，是设计算法判定给定的字符序列是否为回文。（提示：将一半字符入栈），要求，写出主函数，将运行结果截图。

<think>嗯，用户想用栈来判断字符串是否为回文，我需要先回忆一下栈的结构和回文的定义。回文就是正读反读都一样的字符串，比如“level”或者“madam”。栈的特点是后进先出，所以可能可以将字符串的字符依次入栈，再出栈时得到逆序的字符，然后和原字符串比较。 首先，主函数需要接收输入字符串，处理可能的大小写和非字母数字字符。比如用户提供的引用2中提到，需要统一大小写并提取有效字符。所以应该先过滤掉非字母数字的字符，比如使用正则表达式替换掉这些字符，或者遍历每个字符检查是否符合条件。 然后，将处理后的字符串压入栈中。这里需要实现一个栈结构，或者用Python的列表来模拟栈的操作，比如append和pop。不过Python的列表本身就支持栈的操作，所以可能不需要单独写栈的类，但为了教学目的，可能还是需要展示栈的基本操作。 接下来，将原字符串和处理后的栈弹出的字符逐个比较。比如，把处理后的字符串的每个字符依次入栈，再依次出栈，这样得到逆序的字符串，然后和原处理后的字符串比较是否相同。 需要注意的是，用户要求包含主函数实现和运行示例，以及截图。截图的话在文字中无法提供，但可以给出示例输入输出的文字说明。 可能还需要处理输入字符串中的大小写，比如统一转为小写，这样判断会更准确。比如引用2中提到的toLowerCase方法，在Python中可以用lower()函数。 再考虑如何处理特殊字符和空格。用户引用2中使用StringBuffer来提取字母和数字，在Python中可以用正则表达式替换掉非字母数字的字符，比如re.sub('[^a-zA-Z0-9]', '', s)，然后转为小写。 所以步骤大致是： 1. 预处理字符串：去除非字母数字字符，转小写。 2. 将处理后的字符串压入栈。 3. 弹出字符，构建逆序字符串。 4. 比较原处理字符串和逆序字符串是否相同。 现在需要考虑代码结构。主函数负责输入处理，调用栈操作函数，输出结果。栈可以用列表实现，push用append，pop用pop()，不过因为要逆序，可能需要全部弹出，所以可以用一个循环，或者直接反转字符串进行比较。 不过使用栈的话，正确的做法是逐个压入，然后逐个弹出生成逆序。例如： 处理后的字符串s，逐个字符压入栈，然后依次弹出组成逆序字符串rev_s。如果s == rev_s，则是回文。 但其实Python中可以直接用s[::-1]来反转字符串，但为了演示栈的使用，必须用栈结构来实现反转。 所以代码的大致流程： def is_palindrome(s): # 预处理 processed = re.sub(r'[^a-z0-9]', '', s.lower()) stack = [] for char in processed: stack.append(char) reversed_str = '' while stack: reversed_str += stack.pop() return processed == reversed_str 这样应该可以。然后主函数接收输入，调用这个函数，输出结果。 测试示例的话，比如输入"A man, a plan, a canal: Panama"，处理后的字符串是"amanaplanacanalpanama"，反转后相同，返回True。另一个例子"raceacar"，处理后的"raceacar"，反转后不是回文，返回False。 用户可能需要完整的代码，包括导入re模块，主函数的输入输出。例如： import re def is_palindrome(s): processed = re.sub(r'[^a-z0-9]', '', s.lower()) stack = [] for char in processed: stack.append(char) reversed_str = '' while stack: reversed_str += stack.pop() return processed == reversed_str if __name__ == "__main__": test_str = input("请输入字符串：") result = is_palindrome(test_str) print(f"'{test_str}' 是否为回文？{result}") 运行示例的话，用户输入"A man, a plan, a canal: Panama"，输出是True。输入"hello"，输出False。 可能需要考虑测试用例的展示。比如： 测试示例1： 输入："A man, a plan, a canal: Panama" 输出：True 测试示例2： 输入："race a car" 输出：False 这样用户就能明白代码的运行情况。 另外，用户提供的引用中有提到使用栈来判断回文，比如引用3中的JS示例。可能需要参考类似的逻辑，但用Python实现。 总结下来，步骤是预处理字符串，使用栈反转字符，比较原串和逆序串是否相同。需要确保代码正确处理大小写和非字母数字字符，主函数包含输入输出，测试示例。</think>### 使用栈判断回文字符串的算法实现 #### 算法步骤 1. **预处理字符串** - 使用正则表达式移除所有非字母数字字符 - 将所有字符转为小写以忽略大小写差异 例如：`"A man, a plan, a canal: Panama"` → `"amanaplanacanalpanama"` 2. **栈操作** - 将预处理后的字符逐个压入栈 - 依次弹出栈顶字符生成逆序字符串 3. **比较判断** - 若原字符串与逆序字符串相同，则为回文 #### 完整代码 ```python import re def is_palindrome(s): # 预处理字符串：去除非字母数字字符并转为小写 processed = re.sub(r'[^a-z0-9]', '', s.lower()) # 使用列表模拟栈结构 stack = [] for char in processed: stack.append(char) # 生成逆序字符串 reversed_str = '' while stack: reversed_str += stack.pop() return processed == reversed_str if __name__ == "__main__": test_str = input("请输入字符串：") result = is_palindrome(test_str) print(f"'{test_str}' 是否为回文？{result}") ``` #### 测试示例 **示例1** 输入：`"A man, a plan, a canal: Panama"` 输出： ``` 请输入字符串：A man, a plan, a canal: Panama 'A man, a plan, a canal: Panama' 是否为回文？True ``` **示例2** 输入：`"race a car"` 输出： ``` 请输入字符串：race a car 'race a car' 是否为回文？False ``` #### 运行效果示意 ``` 请输入字符串：level 'level' 是否为回文？True 请输入字符串：algorithm 'algorithm' 是否为回文？False ``` --- ### 算法分析 1. **时间复杂度**：$O(n)$ - 预处理、入栈、出栈操作均为线性时间复杂度 2. **空间复杂度**：$O(n)$ - 栈存储需要与输入字符串长度相同的空间[^2] ---