王道考研 ++++ 表达式求值(C语言 中缀表达式转换为后缀表达式+代码)

参考博文:https://blog.csdn.net/sgbfblog/article/details/8001651  实现
一、后缀表达式求值

后缀表达式也叫逆波兰表达式,其求值过程可以用到栈来辅助存储。假定待求值的后缀表达式为:6  5  2  3  + 8 * + 3  +  *,则其求值过程如下:

1)遍历表达式,遇到的数字首先放入栈中,此时栈如下所示:

2)接着读到“+”,则弹出3和2,执行3+2,计算结果等于5,并将5压入到栈中。

3)读到8,将其直接放入栈中。

4)读到“*”,弹出8和5,执行8*5,并将结果40压入栈中。而后过程类似,读到“+”,将40和5弹出,将40+5的结果45压入栈...以此类推。最后求的值288。

二、中缀表达式转后缀表达式

2.1)规则

中缀表达式a + b*c + (d * e + f) * g,其转换成后缀表达式则为a b c * + d e * f  + g * +。

转换过程需要用到栈,具体过程如下:

1)如果遇到操作数,我们就直接将其输出。

2)如果遇到操作符,则我们将其放入到栈中,遇到左括号时我们也将其放入栈中。

3)如果遇到一个右括号,则将栈元素弹出,将弹出的操作符输出直到遇到左括号为止。注意,左括号只弹出并不输出。

4)如果遇到任何其他的操作符,如(“+”, “*”,“(”)等,从栈中弹出元素直到遇到发现更低优先级的元素(或者栈为空)为止。弹出完这些元素后,才将遇到的操作符压入到栈中。有一点需要注意,只有在遇到" ) "的情况下我们才弹出" ( ",其他情况我们都不会弹出" ( "。

5)如果我们读到了输入的末尾,则将栈中所有元素依次弹出。

代码:

/*
求值原则
1)如果遇到操作数,我们就直接将其输出。

2)如果遇到操作符,则我们将其放入到栈中,遇到左括号时我们也将其放入栈中。

3)如果遇到一个右括号,则将栈元素弹出,将弹出的操作符输出直到遇到左括号为止。注意,左括号只弹出并不输出。

4)如果遇到任何其他的操作符,优先级高的在上面的话,将其弹出

5)如果我们读到了输入的末尾,则将栈中所有元素依次弹出。
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

#define MaxSize 30
typedef struct
{
  char Stack[MaxSize];
  int top;
}LStack;

typedef struct
{
  char Queue[MaxSize];
  int front,rear;
}LQueue;

/*初始化栈*/
void InitStack(LStack *S)
{
  S->top = -1;
}
/*判断栈是否为空*/
bool JudgeStackEmpty(LStack *S)
{
  if(S->top == -1)return true;
  else return false;
}
/*判断是否栈满*/
bool JudgeStackFull(LStack *S)
{
  if(S->top >= MaxSize)return true;
  else false;
}
/*进栈*/
void EnStack(LStack *S,char ch)
{
  S->Stack[++S->top] = ch;
}
/*判断是否入栈*/
int JudgeEnStack(LStack *S,char ch)
{
  char tp = S->Stack[S->top];
  if(ch >= 'a' && ch <= 'z')return -1;
  else if(ch == '+' && (tp == '+' || tp == '-' || tp == '*' || tp == '/'))return 0;
  else if(ch == '-' && (tp == '+' || tp == '-' || tp == '*' || tp == '/'))return 0;
  else if(ch == '*' && (tp == '*' || tp == '/'))return 0;
  else if(ch == '/' && (tp == '*' || tp == '/'))return 0;
  else if(ch == ')')return 2;
  else return 1;
}
/*出栈*/
char DeStack(LStack *S)
{
  return S->Stack[S->top--];
}
/*初始化队*/
void InitQueue(LQueue *Q)
{
  Q->front = Q->rear = 0;
}
/*入队*/
void EnQueue(LQueue *Q,char ch)
{
  Q->Queue[Q->rear++] = ch;
}
/*出队*/
char DeQueue(LQueue *Q)
{
  return Q->Queue[Q->front++];
}
/*判断队列是否为空*/
bool JudgeQueueEmpety(LQueue *Q)
{
  if(Q->front == Q->rear)return true;
  else return false;
}
int main(int argc, char const *argv[]) {
  LStack S;
  LQueue Q;

  char ch;
  InitStack(&S);
  InitQueue(&Q);

  printf("请输入表达式 # 结束:");
  scanf("%c",&ch);

  while (ch != '#')
  {
    //当栈为空时
    if(JudgeStackEmpty(&S))
    {
      //如果输入的是数即a-z,直接入队
      if(ch >= 'a' && ch <= 'z')Q.Queue[Q.rear++] = ch;
      //如果输入的是运算符,直接入栈
      else EnStack(&S,ch);
    }
    //当栈不为空时
    else
    {
      //返回判断的结果
      int n = JudgeEnStack(&S,ch);
      if(n == -1)//当输入是数字时直接入队
      {
        Q.Queue[Q.rear++] = ch;
      }
      else if(n == 0)//当输入是运算符时企鹅运算符优先级不高于栈头时
      {
        while (1)
        {
          Q.Queue[Q.rear++] = S.Stack[S.top--];//取栈头入队
          n = JudgeEnStack(&S,ch);//再次获取新栈头与输入的运算符比较优先级
          if(n != 0)//当栈头优先级低于输入运算符或者栈头为 ‘)’时
          {
            EnStack(&S,ch);//入栈
            break;
          }
        }
      }else if(n == 2){//当出现’‘)’时 将()中间的运算符全部 出栈入队
        while (1) {
          char str = DeStack(&S);
          if(str == '(')break;//直到出栈至‘(’
          else Q.Queue[Q.rear++] = str;
        }
      }else{
        EnStack(&S,ch);//无其他情况,直接入队
      }
    }
    scanf("%c",&ch);
  }

  //将最后栈中剩余的运算符 出栈入队
  while (!JudgeStackEmpty(&S)) 
  {
    char str = DeStack(&S);
    EnQueue(&Q,str);
  }

  //输出队中元素
  while (!JudgeQueueEmpety(&Q)) {
    printf("%c ",DeQueue(&Q));
  }

  return 0;
}
//a+b*c+(d*e+f)*g

2.2)实例

规则很多,还是用实例比较容易说清楚整个过程。以上面的转换为例,输入为a + b * c + (d * e + f)*g,处理过程如下:

1)首先读到a,直接输出。

2)读到“+”,将其放入到栈中。

3)读到b,直接输出。

此时栈和输出的情况如下:

4)读到“*”,因为栈顶元素"+"优先级比" * " 低,所以将" * "直接压入栈中。

5)读到c,直接输出。

此时栈和输出情况如下:

6)读到" + ",因为栈顶元素" * "的优先级比它高,所以弹出" * "并输出, 同理,栈中下一个元素" + "优先级与读到的操作符" + "一样,所以也要弹出并输出。然后再将读到的" + "压入栈中。

此时栈和输出情况如下:

7)下一个读到的为"(",它优先级最高,所以直接放入到栈中。

8)读到d,将其直接输出。

此时栈和输出情况如下:

9)读到" * ",由于只有遇到" ) "的时候左括号"("才会弹出,所以" * "直接压入栈中。

10)读到e,直接输出。

此时栈和输出情况如下:

11)读到" + ",弹出" * "并输出,然后将"+"压入栈中。

12)读到f,直接输出。

此时栈和输出情况:

13)接下来读到“)”,则直接将栈中元素弹出并输出直到遇到"("为止。这里右括号前只有一个操作符"+"被弹出并输出。

14)读到" * ",压入栈中。读到g,直接输出。

15)此时输入数据已经读到末尾,栈中还有两个操作符“*”和" + ",直接弹出并输出。

至此整个转换过程完成。程序实现代码后续再补充了。

 2.3)转换的另一种方法

1)先按照运算符的优先级对中缀表达式加括号,变成( ( a+(b*c) ) + ( ((d*e)+f) *g ) )

2)将运算符移到括号的后面,变成((a(bc)*)+(((de)*f)+g)*)+

3)去掉括号,得到abc*+de*f+g*+
 

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