資料結構 字首 中綴 字尾表示式求值以及相互轉換

2021-08-16 17:57:04 字數 2867 閱讀 3869

字首、中綴、字尾表示式求值以及相互轉換

一、 表示式求值問題

1. 字首表示式求值問題

從右向左掃瞄,遇到數字時,將數字壓入棧,遇到運算子時候,把棧內前兩個數字彈出,先彈出的數字放在運算子前面,然後進行相應運算,並將計算結果入棧。重複直到表示式最右端。

例:字首表示式是:- 1 + 2 3(從右向左掃瞄)

a) 將數字3,2依次入棧;

b) 遇見運算子+,依次彈出2,3,計算2+3=5,將5入棧繼續掃瞄;

c) 將1入棧;

d) 遇見運算子-,依次彈出1,5,計算1-5=-4,將-4入棧繼續掃瞄;

e) 此時入棧到最左端,停止,所得結果-4

2. 中綴表示式求值問題

正常求值

3. 字尾表示式求值問題

從左向右掃瞄,遇到數字時,將數字壓入棧,遇到運算子時候,把棧內前兩個數字彈出,先彈出的數字放在運算子後面,然後進行相應運算,並將計算結果入棧。重複直到表示式最右端。

例:字尾表示式是34+5*6- (從左向右掃瞄)

a) 將數字3,4依次入棧;

b) 遇見運算子+,依次彈出4,3,計算3+4=7,將7入棧繼續掃瞄;

c) 將5入棧;

d) 遇見運算子*,依次彈出5,7,計算7*5=35,將35入棧繼續掃瞄;

e) 將6入棧;

f) 遇見運算子-,依次彈出兩個6,35,計算35-6=29,將29入棧繼續掃瞄;

g) 此時入棧到最右端,停止,所得結果29

二、 表示式相互轉換問題

1. 字首轉化為其他型別表示式(構造樹)

示例:* + 4 2 + 3 6

構造樹: 1. 從左往右掃瞄字串

2. 遇到操作符則遞迴構造樹節點,當前操作符是根節點,並遞迴構造左右子節點

1) 字首轉化為中綴

中序遍歷當前結果,中綴表示式為:(4+2)*(3+6)

2) 字首轉化為字尾

後序遍歷當前結果,後續表示式為:4 2 + 3 6 + *

2. 中綴轉化為其他型別表示式(棧或構造樹)

方法一:棧

1)中綴轉化為字首

a) 初始化兩個棧:運算子棧s1和儲存中間結果的棧s2;

b) 從右至左掃瞄中綴表示式;

c) 遇到運算元時,將其壓入s2;

d) 遇到運算子時,比較其與s1棧頂運算子的優先順序:

i. 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;

ii. 如果s1棧非空且當前運算子優先順序比棧頂運算子的較高或相等,也將運算子壓入s1;

iii. 如果s1棧非空但且當前運算子優先順序比棧頂運算子的較低,將s1棧頂的運算子彈出並壓入到s2中(當前運算子不放入s2棧),再次與s1中新的棧頂運算子相比較;

e) 遇到括號時:

i. 如果是右括號「)」,則直接壓入s1;

ii. 如果是左括號「(」,則依次彈出s1棧頂的運算子,並壓入s2,直到遇到一次右括號為止,此時將這一對括號丟棄;

f) 重複步驟(b)至(e),直到表示式的最左邊;

g) 將s1中剩餘的運算子依次彈出並壓入s2;

h) 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。

2)中綴轉化為字尾

1、初始化兩個棧,運算子棧s1和資料棧s2

2、從左向右掃瞄中綴表示式,遇見數字直接入棧s2

3、遇見運算子,將比較運算子與s1棧頂運算子優先順序

a) 如果s1棧頂是null或者是「(」則直接將遇見的運算子入棧s1

b) 如果s1棧頂非空也不是「(」,且遇見的運算子比s1內優先順序要高,那麼將遇見的運算子直接入棧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)

c) 如果s1棧頂是「)」或者遇到的運算子優先順序更小。則將s1內運算子出棧到s2裡,再轉回a)

4、遇見括號

a) 如果是左括號「(」,則直接壓入s1;

b) 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;

5、重複2-4,直至到表示式最右邊

6、將s1中剩餘運算子彈出到s2

7、依次彈出s2中的元素並輸出,結果的逆序即為所求字尾表示式**換為字首表示式時不用逆序)。

將中綴表示式exp轉換為字尾表示式,採用了乙個op運算子棧,其他的用陣列儲存。

方法二:構造樹

首先將中綴表示式轉換為表示式樹,然後後序遍歷表示式樹,所得結果就是字尾表示式。

將中綴表示式轉化為表示式樹方法:表示式樹的樹葉是運算元,而其他的節點為操作符,根節點為優先順序最低且靠右的操作符(如上述表示式優先順序最低的是- 和+,但 + 更靠右,所以根為+),圓括號不包括。如上述中綴表示式轉換後的表示式樹如下:

經過前序遍歷表示式樹後得到的字首表示式為:-+1*+2345

經過後序遍歷表示式樹後得到的字尾表示式為:123+4*+5–

字尾轉化為其他型別表示式(構造樹)

從左到右掃瞄字尾表示式,一次乙個符號讀入表示式。如果符號是運算元,那麼就建立乙個單節點樹並將它推入棧中。如果符號是操作符,那麼就從棧中彈出兩個樹t1和t2(t1先彈出)並形成一顆新的樹,該樹的根就是操作符,它的左、右兒子分別是t2和t1。然後將指向這棵新樹的指標壓入棧中。

前三個符號是運算元,因此建立三顆單節點樹並將指向它們的指標壓入棧中。

「+」被讀入,因此指向最後兩顆樹的指標被彈出,形成一顆新樹,並將指向新樹的指標壓入棧中。以下的流程圖以相同原理執行。

1) 字尾轉化為字首

先序遍歷所得的表示式樹即得到我們所需的字首表示式:-+1*+2345

2) 字尾轉化為中綴

中序遍歷所得的表示式樹即得到我們所需的中綴表示式:1+((2+3)*4)-5

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