100字范文,内容丰富有趣,生活中的好帮手!
100字范文 > 中缀表达式转后缀表达式并计算 C语言实现

中缀表达式转后缀表达式并计算 C语言实现

时间:2022-02-10 18:46:33

相关推荐

中缀表达式转后缀表达式并计算 C语言实现

提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

前言一、中缀表达式?后缀表达式?二、实现思路1.中缀表达式转后缀表达式2.计算后缀表达式 三、代码实现总结

前言

作为我们最熟悉的表达式1+1而言,你是否知道其还被称为中缀表达式?

一、中缀表达式?后缀表达式?

中缀表达式

中缀表达式实际上就是我们日常生活中常用的运算表达式,例如1+2+3,1+2x3等等。那么我们是如何计算的?

对于1+2+3,因为+和-的优先级相同,所以我们一般是从左向右依次进行加法计算。

对于1+2x3,因为x的优先级大于+,所以我们先进行乘法再进行加法计算。

在我们人看来这样中缀表达式(操作符在中间,操作数在两边)十分好计算,我们一下就知道(表达式并不很复杂的情况),那一步应该计算,那一步后计算。但对于计算机而言,其处理中缀表达式,就只能一遍一遍的遍历表达式,在根据操作符的优先级来进行计算。这样效率太低,于是就有了后缀表达式(逆波兰表达式)的产生。后缀表达式

我们将操作数在前,操作符在后的表达式称为后缀表达式。

如下:

那么其是如何转换的?

1.确定中缀表达式中操作符的运算顺序

2.选择优先性最高的操作符,以(操作数 操作数 操作符)[第一个操作数是操作符左边的,第二个操作数是操作符右边的]的形式组成新的操作数。

重复以上操作,直到操作符全部排序完成。

如下:

现在我们知道了,中缀表达式如何转换为后缀表达式,那么如何对后缀表达式进行计算?

如下:

我们会发现,计算后缀表达式,并不需要考虑操作符的运算顺序问题,只需要从左向右遍历,遇到操作符就执行相应的操作即可。 那么如何用代码实现?

二、实现思路

我们这用栈的结构来实现下面两个问题。

1.中缀表达式转后缀表达式

我们用一个栈(s2)来存储还不能确定运算顺序的操作符,一个栈(s1)[当然使用数组也可以]来保存以确定顺序的字符串。

遇到操作数,直接压入s1中。遇到操作符,如果s2是空栈,直接压栈,不是则判断栈顶操作符的优先级是否大于或等于该操作符,如果优先级大于或等于,那么将栈顶元素出栈,继续判断栈顶元素的优先级。重复此过程,直到栈顶操作符的优先级小于该操作符或s2为空,那么将该操作符直接压栈。遇到’ ( '直接压入s2中。遇到’ ) ‘,开始弹出s2中栈顶元素,压入s1中,直到栈顶元素为’ ( ',弹出该字符。如果中缀表达式遍历完成,那么直接将s2中所以元素,压入s1中。

如下:

2.计算后缀表达式

我们创建一个栈(numsStack)来存放计算结果。

直接按从左向右的顺序依次读取后缀表达式

遇到操作数,直接压栈遇到操作符,弹出栈顶元素,做为左操作数,再次弹出栈顶元素,作为右操作数。让两个操作数执行相应的操作,并将操作结果作为新的操作数压栈

重复上述两步,最后在栈(numsStack)中只会有一个元素,也就是运算结果。

三、代码实现

我这里用Stack.h存放栈结构的创建,有关栈函数操作的声明,头文件的引用。Stack.c存放栈相关函数的实现。test.c存放中缀表达式转换后缀表达式并计算的实现

Stack.h

#pragma once#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <assert.h>#include <stdbool.h>#define MaxSize 10#define MaxString 100typedef char STDataType;typedef struct Stack{STDataType* a;int top;int capacity;}ST;//初始化void StackInit(ST* ps);//销毁void StackDestroy(ST* ps);//压栈void StackPush(ST* ps, STDataType x);//弹栈void StackPop(ST* ps);//读取栈顶元素STDataType StackTop(ST* ps);//读取栈中元素个数int StackSize(ST* ps);//判空bool StackEmpty(ST* ps);

Stack.c

#include "stack.h"//void StackInit(ST* ps){ps->a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * (MaxSize));ps->capacity = MaxSize;ps->top = 0;}//void StackPush(ST* ps, STDataType x){if (ps->capacity == ps->top){ps->a = (STDataType*)realloc(ps->a, sizeof(STDataType)*(2 * ps->capacity));ps->capacity *= 2;if (ps->a == NULL){return;}}ps->a[ps->top] = x;ps->top++;}//void StackPop(ST* ps){if (ps->top == 0){return;}ps->top--;}//STDataType StackTop(ST* ps){STDataType x = ps->a[ps->top - 1];return x;}//void StackDestroy(ST* ps){if (ps->a){free(ps->a);ps->a = NULL;ps->capacity = 0;ps->top = 0;}}//int StackSize(ST* ps){return ps->top;}//bool StackEmpty(ST* ps){return (ps->top == 0);}

test.c

#include "stack.h"//只能进行个位数的中缀转后缀并计算,因为数字10,是字符1和字符0的组合//直接顺序读取,遇到数字压栈,遇到操作符,pop前两个数字并进行相关计算,再将计算结果压栈int calPostfix(char* str){ST numsStack;StackInit(&numsStack);for (int i = 0; i < (int)strlen(str); i++){if (str[i] >= '0' && str[i] <= '9'){int x = str[i] - '0';StackPush(&numsStack, x);}else{//x右操作数int x = StackTop(&numsStack);StackPop(&numsStack);//y左操作数int y = StackTop(&numsStack);StackPop(&numsStack);switch (str[i]){case '+':y += x;break;case '-':y -= x;break;case '*':y *= x;break;case '/':y /= x;break;}StackPush(&numsStack, y);}}return StackTop(&numsStack);}//假定+,-的优先级是1, *,/的优先级是2,数字是-1 int compare(char ch){if (ch == '+' || ch == '-'){return 1;}else if (ch == '*' || ch == '/'){return 2;}else if (ch == '(' || ch == ')'){return 0;}else{return -1;}}//转换为后缀表达式//s1保存结果,s2临时保存操作符(优先级)//遇到数字,直接保存到s1中// 遇到操作符,如果此时s2为空,则直接push进s1中,否则比较s2中top处操作符优先级与此操作符的优先级// 如果top优先级大于和等于,再看s2下一个操作符。// 如果top优先级小于,将该操作符直接push进s2.//char* postfixNotation(char* str){//s1保存结果,s2临时保存操作符ST s1;ST s2;StackInit(&s1);StackInit(&s2);for (int i = 0; i < (int)strlen(str); i++){if (compare(str[i]) == -1){StackPush(&s1, str[i]);}else if (str[i] == '('){StackPush(&s2, str[i]);}else if (str[i] == ')'){while (StackTop(&s2) != '('){char x = StackTop(&s2);StackPush(&s1, x);StackPop(&s2);}StackPop(&s2);}else{if (!StackEmpty(&s2) && compare(StackTop(&s2)) >= compare(str[i])){while (!StackEmpty(&s2) && compare(StackTop(&s2)) >= compare(str[i])){char x = StackTop(&s2);StackPop(&s2);StackPush(&s1, x);}StackPush(&s2, str[i]);}else{StackPush(&s2, str[i]);}}}while (!StackEmpty(&s2)){char x = StackTop(&s2);StackPush(&s1, x);StackPop(&s2);}StackPush(&s1, '\0');return (char*)s1.a;}int main(){char str[MaxString];gets(str);strcpy(str, postfixNotation(str));printf("%s\n", str);int ret = calPostfix(str);printf("%d\n", ret);return 0;}

总结

以上就是我对于中缀表达式转后缀表达式的理解。如果那步有问题,感谢大佬们指点!!!

最后感谢观看!!!

本内容不代表本网观点和政治立场,如有侵犯你的权益请联系我们处理。
网友评论
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网站立场。