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的结果。
Eg.后缀表达式“3 4 + 5 × 6 -”
(1)从左至右扫描,将3和4压入栈; (2) 遇到+运算符,因此弹出4和3(4为栈顶元素,3为次顶元素,注意与 前缀表达式做比较),计算出3+4的值,得7,再将7入栈; (3) 将5入栈; (4) 接下来是×运算符,因此弹出5和7,计算出7×5=35,将35入栈; (5) 将6入栈; (6) 最后是-运算符,计算出35-6的值,即29,由此得出最终结果。
后缀表达式的计算机求值
• 与前缀表达式类似,只是顺序是从左至右
• 从左至右扫描表达式, • 遇到数字,将数字压入栈; • 遇到运算符,弹出栈顶的两个数,用运算符对它们做相应的计算
(次顶元素 operate with 栈顶元素),并将结果入栈; • 重复上述过程直到表达式最右端,最后运算得出的值即为表达式
系统设计
• 栈的抽象数据类型定义: ADT Stack{ 数据对象:D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,…,n,n≥0} 数据关系:R1={<ai-1,ai>|ai-1,ai∈D,i=2,…,n}
123+4×+
123+4×+5 1 2 3 + 4 × + 5 -(输出结
果,注意逆序输出)
+( +(( +(( +((+
+((+ +(
+(×
+(× +
-
空
左括号,直接入栈 同上 数字
S1栈顶为左括号,运算符 直接入栈 数字
右括号,弹出运算符直至 遇到左括号
S1栈顶为左括号,运算符 直接入栈 数字
右括号,弹出运算符直至 遇到左括号
中缀表达式
• 两个操作数中间放一个操作符(人常用算数表示方法) • (3 + 4) × 5 - 6
后缀表达式
• 两个操作数后跟一个操作符(对计算机操作简单) •34+5×6-
前缀表达式的计算机求值
• 从右至左扫描表达式, • 遇到数字,将数字压入栈; • 遇到运算符,弹出栈顶的两个数, • 用运算符对它们做相应的计算(栈顶元素 operate with 次顶元
Eg.将中缀表达式“1+((2+3)×4)-5”转换为后缀表达式之后求值:
扫描到的元素 1 +
S2(栈底->栈顶) 1 1
S1 (栈底->栈顶) 空 +
说明 数字,直接入栈 S1为空,运算符直接入栈
( ( 2 +
3 )
×
4 )
-
5 到达最右端
1 1 12 12
123 123+
123+
123+4 123+4×
(5-1) 如果是右括号“)”,则直接压入栈S1; (5-2) 如果是左括号“(”,则依次弹出S1栈顶的运算符,并压入栈S2,直到遇到右括号为止, 之后将括号丢弃; (6) 重复步骤(2)-(5),直到表达式的最左边; (7) 将S1中剩余的运算符依次弹出并压入栈S2; (8) 依次弹出S2中的元素并输出,结果即为中缀表达式对应的前缀表达式。
Eg.中缀表达式“1+((2+3)×4)-5”转换为前缀表达式之后求值
扫描到的元素 5 -
) 4 ×
) 3 +Hale Waihona Puke Baidu
2 (
( + 1 到达最左端
S2(栈底->栈顶) 5 5
5 54 54
54 543 543
5432 5432+
5432+× 5432+× 5432+×1 5 4 3 2 + × 1 + -输出结
(3) 接下来是×运算符,因此弹出7和5,计算出7×5=35,将35入栈;
(4) 最后是-运算符,计算出35-6的值,即29,由此得出最终结果。 可以看出,用计算机计算前缀表达式的值是很容易的。
中缀表达式的计算机求值
(1) 初始化两个栈:运算符栈S1和储存中间结果的栈S2; (2) 从右至左扫描中缀表达式; (3) 遇到操作数时,将其压入栈S2; (4) 遇到运算符时,比较其与S1栈顶运算符的优先级: (4-1) 如果S1为空,或栈顶运算符为右括号“)”,则直接将此运算符入栈; (4-2) 否则,若优先级比栈顶运算符的较高或相等,也将运算符压入栈S1; (4-3) 否则,将S1栈顶的运算符弹出并压入到栈S2中,再次转到(4-1)与栈S1中新的栈顶运算符相比较; (5) 遇到括号时:
表达式求值
什么是表达式?
任何一个表达式都有操作数、运算符和界定符组成。 操作数即可以是常量,也可以是被说明为变量或常量的标识符。
运算符可以分为算术运算,关系运算和逻辑运算符。 界定符有左右括号和结束符等。
表达式的三大类
前缀表达式
• 一个操作符,后面跟两个操作数(对计算机操作简单) •-×+3456
-与+优先级相同,因此弹 出+,再压入数字
S1中剩余的运算符
利用二叉树将中缀表达式转化为后缀表达式
• 用叶子节点来存储操作数,用内部节点存储操作符 • 一个递归过程 • 有一个表达式,其对应的的二叉树的根节点必定是优先级最低的
操作符(也就是说是整个表达式中最后进行的运算操作),然后 再在操作符的左部分中找出最后进行的操作符作为根节点的左孩 子,在操作符的右部分中找出最后进行的操作符作为根节点的右 孩子,然后直到左部分或者右部分是单纯的操作数,则作为叶子 节点,直到整个二叉树建立完毕。
果()
S1 (栈底->栈顶) 空 -
-) -) -) ×
-)×) -)×) -)×)+
-)×)+ -) ×
-+ -+ 空
说明 数字,直接入栈 S1为空,运算符直接入栈
右括号直接入栈 数字直接入栈 S1栈顶是右括号,直接入
栈 右括号直接入栈
数字 S1栈顶是右括号,直接入
栈 数字 左括号,弹出运算符直至 遇到右括号 同上 优先级与-相同,入栈 数字 S1中剩余的运算符
Eg.表达式3*5+5/2+(3+5)*2,表示成二叉树的形式
操作符优先级
C语言实现
操作符太多,问题太复杂,不容易实现,于是简化问题为: 利用算符优先关系,实现对算术四则混合运算表达式的求值。 (1)输入的形式:表达式,例如2*(3+4)
包含的运算符只能有'+' 、'-' 、'*' 、'/' 、'('、 ')'; (2)输出的形式:运算结果,例如2*(3+4)=14; (3)程序所能达到的功能:对表达式求值并输出
素),并将结果入栈; • 重复上述过程直到表达式最左端,最后运算得出的值即为表达式
的结果。
Eg. 前缀表达式“- × + 3 4 5 6”:
(1) 从右至左扫描,将6、5、4、3压入栈;
(2) 遇到+运算符,因此弹出3和4(3为栈顶元素,4为次顶元素,注意与后缀表达式做比较),计算出 3+4的值,得7,再将7入栈;