Problema de balanceamento de parêntese, chaves e colchetes
Um Brackets pode ser qualquer um dos seguintes caracteres: (, ), [, ], {, }. E um Par de Brackets, as seguintes combinações: (), [], {}.
Uma entrada qualquer estará balanceada se um Par de Brackets externo conter apenas Par de Brackets em seu interior ou estiver vazio.
Desta forma, são exemplo de Par de Brackets balanceados:
- {[()]}
- ()[]{}
- ((){})[]
E exemplos de pares não balanceados:
- {[(]}
- (][]{}
- )[]{}
Existem diversas maneiras de resolver esse problema, seja de forma interativa ou recursiva. Para esse experimento, utilizei duas formas. Uma teste inicial, que procura por erros, sem precisar verificar o balanceamento de Brackets, consequentemente, de menor custo e com a recuperação do ponto exato do erro. E um segundo método, que verifica o balanceamento par a par, que possui um custo maior e não especifica a posição do erro.
Para desenvolver essa solução foi usado a linguagem de programação Python e o framework Django. Os testes foram feitos em uma instância virtual do Cloud9: Clonar | Testar
Primeiramente foram desenvolvidos os método em python para solucionar o problema. Por se tratar de manipulação de Strings, foi necessário recorrer a Documentação do Python, principalmente a seção de substituição e busca de substrings. Foram desenvolvidos três métodos na Classe Processor, descritas detalhadamente abaixo.
O método findErro, faz buscas por 3 tipos de erros:
- Entradas iniciadas com Brackets de fechamento: ), ], }.
- Entradas finalizando com Brackets de abertura: (, [, {.
- Par de Brackets inválidos: ( ], ( }, [ ), [ }, { ), { ].
Ao encontrar qualquer um desses erros, o método finaliza a busca enviando para o método viewText() o número do índice onde encontra-se o erro. Caso contrário, chama-se o método replaceAll() para fazer uma busca completa.
Este método interativo remove a cada interação todos Par de Brackets mais internos, até o momento que a string estiver vazia, e nesse caso, a entrada é balanceada, ou o loop não efetuar mudança nenhuma na string, caracterizando uma entrada desbalanceada. Em ambos os casos, os índices são enviados para o método viewText(), porém no caso de string balanceada o índice enviado é -1.
Essa função recebe um índice o qual há um elementos que provoca o erro de balanceamento. Os valores de índice recebidos podem ser:
- i = -1: Entrada balanceada, retorna um código HTML com a entrada na cor verde e mensagem.
- 0 <= i < tamanho da string: É a posição da string que contém o erro, retorna um código HTML com o carácter errado em vermelho e uma mensagem de erro.
- i = tamanho da string: Quando não é possível determinar o local do erro, retorna um código HTML com toda a entrada em vermelho.
Após a conclusão do problema, foi analisada a possibilidade de criação de uma interface web para realizar os testes e entregar o projeto com melhor qualidade. Para isso, optei pelo Django. O primeiro contato com Django foi através do vídeo Aprenda Djando em 30 min, por possuir uma estrutura semelhante ao Laravel (Framework que já tenho certo conhecimento), o desenvolvimento se mostrou tranquilo, vez ou outra um busca na Documentação do Django sobre formulários e views. No Django, foram criados 5 arquivos para realizar todas as tarefas e exibir o formulário de consulta.
- urls.py: Esse arquivo foi incluído no arquivo principal de URL do Django (matching_brackets/urls.py) para organizar os endereços da aplicação em um único arquivo.
- model.py: Aqui onde são descritos o modelos da aplicação, nesse caso, apenas um, o modelo Query, com um único atributo, uma string de até 1000 caracteres.
- forms.py: Nesse arquivo é definido o formulário que será exibido para o usuário, seus campos e características, além disso, o método is_valid() resposável por verificar se a entrada não contém nenhum caracter inválido para a aplicação.
- views.py: Possui a lógica de exibição das view, onde verifica-se se a entrada foi solicitada via GET ou POST, envia a entrada para processamento, e retorna com o resultado para renderizar a página para o usuário.
- index.html: Contém a estrutura HTML básica da página, as referências para o bootstrap, e alguns comandos de seleção, para exibir ou ocultar elementos dados os valores recebidos pela view.
Pelo fato de usar o Django, foi implementado:
- Interface WEB/MOBILE para consulta
- Consulta via GET (Ex: https://django-rhuam.c9users.io/[()[]])
- Validação de entradas
O problema de balanceamento do Brackets em si, é relativamente fácil, e se torna interessante a medida que tentamos diminuir sua complexidade, uso de estruturas de dados como vetores e listas ou até mesmo recursão, são possibilidades de soluções eficientes. O grande aprendizado nesse experimento foi o framwork Django, e a possibilidade de criar uma estrutura web toda em menos de 24 horas, mesmo sem nenhum conhecimento.