中 前 字尾表示式

2021-07-29 11:48:59 字數 4484 閱讀 1058

什麼是字尾表示式(逆波蘭式)

不包含括號,運算子放在兩個運算物件的後面,所有的計算按運算子出現的順序,嚴格從左向右進行(不再考慮運算子的優先規則,

如:(2 + 1) * 3 , 即2 1 + 3 *

中綴表示式

(或中綴記法)是乙個通用的算術或邏輯公式表示方法, 操作符是以中綴形式處於運算元的中間(例:3 + 4),中綴表示式是人們常用的算術表示方法。

與字首表示式(例:+ 3 4)或字尾表示式(例:3 4 +)相比,中綴表示式不容易被計算機解析,但仍被許多程式語言使用,因為它符合人們的普遍用法。

與字首或字尾記法不同的是,中綴記法中括號是必需的。計算過程中必須用括號將操作符和對應的運算元括起來,用於指示運算的次序。

例: (1)8+4-6*2用字尾表示式表示為:

8 4+6 2*-

(2)2*(3+5)+7/1-4用字尾表示式表示為:

35+2*71/4-+

含義:字首表示式的運算子位於運算元之前。

字首表示式的計算機求值:

從右至左掃瞄表示式,遇到數字時,將數字壓入堆疊,遇到運算子時,彈出棧頂的兩個數,用運算子對它們做相應的計算(棧頂元素 op 次頂元素),並將結果入棧;重複上述過程直到表示式最左端,最後運算得出的值即為表示式的結果。

例如字首表示式「- × + 3 4 5 6」:

(1) 從右至左掃瞄,將6、5、4、3壓入堆疊;

(2) 遇到+運算子,因此彈出3和4(3為棧頂元素,4為次頂元素,注意與字尾表示式做比較),計算出3+4的值,得7,再將7入棧;

(3) 接下來是×運算子,因此彈出7和5,計算出7×5=35,將35入棧;

(4) 最後是-運算子,計算出35-6的值,即29,由此得出最終結果。

可以看出,用計算機計算字首表示式的值是很容易的。

將中綴表示式轉換為字首表示式:

遵循以下步驟:

(1) 初始化兩個棧:運算子棧s1和儲存中間結果的棧s2;

(2) 從右至左掃瞄中綴表示式;

(3) 遇到運算元時,將其壓入s2;

(4) 遇到運算子時,比較其與s1棧頂運算子的優先順序:

(4-1) 如果s1為空,或棧頂運算子為右括號「)」,則直接將此運算子入棧;

(4-2) 否則,若優先順序比棧頂運算子的較高或相等,也將運算子壓入s1;

(4-3) 否則,將s1棧頂的運算子彈出並壓入到s2中,再次轉到(4-1)與s1中新的棧頂運算子相比較;

(5) 遇到括號時:

(5-1) 如果是右括號「)」,則直接壓入s1;

(5-2) 如果是左括號「(」,則依次彈出s1棧頂的運算子,並壓入s2,直到遇到右括號為止,此時將這一對括號丟棄;

(6) 重複步驟(2)至(5),直到表示式的最左邊;

(7) 將s1中剩餘的運算子依次彈出並壓入s2;

(8) 依次彈出s2中的元素並輸出,結果即為中綴表示式對應的字首表示式。

例如,將中綴表示式「1+((2+3)×4)-5」轉換為字首表示式的過程如下:

掃瞄到的元素

s2(棧底->棧頂)

s1(棧底->棧頂)說明5

5空數字,直接入棧-5

-s1為空,運算子直接入棧)5

-)右括號直接入棧454

-)數字直接入棧x54

-)xs1棧頂是右括號,直接入棧)54

-)x)

右括號直接入棧

3543

-)x)

數字直接入棧

+543

-)x)+

s1棧頂是右括號直接入棧

25432

-)x)+

數字直接入棧

(5432+

-)x左括號,彈出運算子+至s2,直至遇到右括號一對括號丟棄

(5432+x

-左括號,彈出運算子x,直至遇到右括號,一對括號丟棄

+5432+x

-+優先順序相同,入棧

15432+x1

-+數字直接入棧

到達最左端

54321+x1+-

空s1中剩餘的依次彈出並壓入s2

因此結果為「- + 1 × + 2 3 4 5」。

中綴表示式轉字尾表示式

與轉換為字首表示式相似,遵循以下步驟:

(1) 初始化兩個棧:運算子棧s1和儲存中間結果的棧s2;

(2) 從左至右掃瞄中綴表示式;

(3) 遇到運算元時,將其壓入s2;

(4) 遇到運算子時,比較其與s1棧頂運算子的優先順序:

(4-1) 如果s1為空,或棧頂運算子為左括號「(」,則直接將此運算子入棧;

(4-2) 否則,若優先順序比棧頂運算子的高,也將運算子壓入s1(注意轉換為字首表示式時是優先順序較高或相同,而這裡則不包括相同的情況);

(4-3) 否則,將s1棧頂的運算子彈出並壓入到s2中,再次轉到(4-1)與s1中新的棧頂運算子相比較;

(5) 遇到括號時:

(5-1) 如果是左括號「(」,則直接壓入s1;

(5-2) 如果是右括號「)」,則依次彈出s1棧頂的運算子,並壓入s2,直到遇到左括號為止,此時將這一對括號丟棄;

(6) 重複步驟(2)至(5),直到表示式的最右邊;

(7) 將s1中剩餘的運算子依次彈出並壓入s2;

(8) 依次彈出s2中的元素並輸出,結果的逆序即為中綴表示式對應的字尾表示式**換為字首表示式時不用逆序)。

例如,將中綴表示式「1+((2+3)×4)-5」轉換為字尾表示式的過程如下:

掃瞄到的元素

s2(棧底->棧頂)

s1(棧底->棧頂)說明1

1空數字直接入棧+1

+運算子直接入棧頂(1

+(左括號直接入棧(1

+((左括號直接入棧212

+((數字直接入棧+12

+((+

s1棧頂為左括號,直接入棧

3123

+((+

數字直接入棧

)123+

+(右括號,彈出運算子至s2直至遇到左括號

x123+

+(xs1棧頂為左括號,直接入棧

4123+4

+(x數字直接入棧

)123+4x

+右括號,彈出運算子x,去掉括號

-123+4x+

-同級運算子,壓入棧

5123+4x+5

-數字直接入棧

到達最後

123+4x+5-空空

因此結果為「1 2 3 + 4 × + 5 -」(注意需要逆序輸出)。

字尾表示式的求值

將中綴表示式轉換成等價的字尾表示式後,求值時,不需要再考慮運算子的優先順序,只需從左到右掃瞄一遍字尾表示式即可。具體求值步驟為:從左到右掃瞄字尾表 達式,遇到運算子就把表示式中該運算子前面兩個運算元取出並運算,然後把結果帶回字尾表示式;繼續掃瞄直到字尾表示式最後乙個表示式。

例如,字尾表示式(abc*+def*/-) 的求值

字尾表示式的求值的演算法

設定乙個棧,開始時,棧為空,然後從左到右掃瞄字尾表示式,若遇運算元,則進棧;若遇運算子,則從棧中退出兩個元素,先退出的放到運算子的右邊,後退出的 放到運算子左邊,運算後的結果再進棧,直到字尾表示式掃瞄完畢。此時,棧中僅有乙個元素,即為運算的結果。

例,求字尾表示式:1 2 + 8 2 - 7 4 - / * 的值,

棧的變化情如下:

步驟棧中元素說明1

11進棧212

2進棧3

遇+號退棧2和143

1+2=3結果3進棧538

8進棧6

3822進棧

7遇-號退棧2和8836

8-2=6結果6進棧

9367

7進棧10

3674

4進棧11

遇-號退棧4和7

12363

7-4=3結果3入棧

13遇/號退棧3和6

1432

6/3=2結果2進棧

15遇*號退棧2和3166

2*3=6結果6進棧176

掃瞄完畢,運算結束

從上可知,最後求得的字尾表示式之值為6 ,與用中綴表示式求得的結果一致,但字尾式求值要簡單得多。

五、中綴表示式變成等價的字尾表示式的演算法

將中綴表示式變成等價的字尾表示式,表示式中運算元次序不變,運算子次序發生變化,同時去掉了圓括號。轉換規則是:設立乙個棧,存放運算子,首先棧為空, 編譯程式從左到右掃瞄中綴表示式,若遇到運算元,直接輸出,並輸出乙個空格作為兩個運算元的分隔符;若遇到運算子,則必須與棧頂比較,運算子級別比棧頂級 別高則進棧,否則退出棧頂元素並輸出,然後輸出乙個空格作分隔符;若遇到左括號,進棧;若遇到右括號,則一直退棧輸出,直到退到左括號止。當棧變成空時, 輸出的結果即為字尾表示式。將中綴表示式(1+2)*((8-2)/(7-4)) 變成等價的字尾表示式。

現在用棧來實現該運算,棧的變化及輸出結果如下:

表示式前字尾表達形式

原文 表示式的三種形式 中綴表示式 運算子放在兩個運算物件中間,如 2 1 3 字尾表示式 不包含括號,運算子放在兩個運算物件的後面,所有的計算按運算子出現的順序,嚴格從左向右進行 不再考慮運算子的優先規則,如 2 1 3 字首表示式 同字尾表示式一樣,不包含括號,運算子放在兩個運算物件的前面,如 ...

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