菜鳥筆記之資料結構(4)

2021-10-24 15:50:51 字數 3346 閱讀 7333

宣告:以下都是學的尚矽谷網課所記的筆記。

應用場景:

表示式的轉換和求值。中綴表示式轉字尾表示式

二叉樹的遍歷。

圖形的深度優先演算法。

使用陣列模擬棧的思路分析:

定義乙個top表示棧頂,初始化為-1;

入棧:當有資料data需要加入棧時,top++; stack[top] = data;

出棧:int value = stack[top]; top--; return value;

字首、中綴、字尾表示式

字首、中綴、字尾表示式都是對表示式的記法,因此也被稱為字首記法、中綴記法和字尾記法。它們之間的區別在於運算子相對與運算元的位置不同:字首表示式的運算子位於與其相關的運算元之前,中綴和字尾分別位於運算元中間和之後。

假設乙個算術式為:(3 + 4)× 5 - 6

字首表示式:運算子位於運算元之前。 - × + 3 4 5 6 為其字首表示式。

計算規則:從右至左掃瞄字首表示式,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。

中綴表示式:中綴表示式是一種通用的算術或邏輯公式表示方法,操作符以中綴形式處於運算元的中間。中綴表示式是人們常用的算術表示方法,但是對計算機來說中綴表示式卻是很複雜的,所以一般都會把中綴表示式轉成字首或字尾表示式便於計算機求值。(3 + 4) × 5 - 6 就是中綴表示式。

字尾表示式:字尾表示式與字首表示式類似,只是運算子位於運算元之後。 3 4 + 5 × 6 - 是其字尾表示式。

計算規則:與字首表示式類似,只是順序是從左至右。從左至右掃瞄表示式,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(次頂元素和棧頂元素),並將結果入棧;重複上述過程直到表示式最右端,最後運算得出的值即為表示式的結果。

例如字尾表示式「3 4 + 5 × 6 -」:

(1) 從左至右掃瞄,將3和4壓入堆疊;

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

(3) 將5入棧;

(4) 接下來是×運算子,因此彈出5和7,計算出7×5=35,將35入棧;

(5) 將6入棧;

(6) 最後是-運算子,計算出35-6的值,即29,由此得出最終結果。

中綴表示式轉換為字首表示式:

(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。

中綴表示式轉換為字尾表示式:

(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:1+((2+3)×4)-5 (中綴) => 1 2 3 + 4 × + 5 - (字尾)

概念:就是方法自己呼叫自己,每次呼叫時傳入不同的變數,遞迴有助於解決複雜問題,同時讓**變得簡潔。

應用場景:

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菜鳥筆記之資料結構(9)

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