表达式求值(逆波兰表达式方法)

——主要参考了中国大学MOOC数据结构课程的内容

后缀表达式:指的是不包含括号,运算符放在两个运算对象的后面,所有的计算按运算符出现的顺序,严格从左向右进行(不再考虑运算符的优先规则)。如果要算后缀表达式的值得话,还是比较容易的,基本的算法是:从左到右读入后缀表达式的各项,如果是运算数:就入栈;如果是运算符就从堆栈中弹出适当数量的运算数,计算并结果入栈;最后,堆栈顶上的元素就是表达式的结果值。

但我们一般使用的算是的中缀表达式,其求值基本策略:将中缀表达式转换为后缀表达式,然后求值。中缀表达式转后缀表达式的算法是:从头到尾读取中缀表达式的每个对象,对不同对象按不同的情况处理。

  1. 运算数:直接输出;
  2. 左括号:压入堆栈;
  3. 右括号:将栈顶的运算符弹出并输出,直到遇到左括号(出栈,不输出);
  4. 运算符:若优先级大于栈顶运算符时,则把它压栈;若优先级小于等于栈顶运算符时,将栈顶运算符弹出并输出;再比较新的栈顶运算符,直到该运算符大于栈顶运算符优先级为止,然后将该运算符压栈;
  5. 若各对象处理完毕,则把堆栈中存留的运算符一并输出。

下面是具体的代码

#include<iostream>
#include<string.h>
#include<stack>
#include<iomanip>
#define MAX 100
using namespace std;

bool isNumber(char c) {
    if(c>='0'&&c<='9') {
        return true;
    }
    return false;
}

double readNumber(char* postfix,int& index,double& n) {
    n = 0.0;
    int power = 0;//power 幂
    double decimal = 1.0;
    bool isDecimal = false;
    while(isNumber(postfix[index])||postfix[index]=='.') {
        if(isNumber(postfix[index])) {
            n = n*10 + postfix[index]-'0';
            if(isDecimal) {
                power++;
            }
        } else {
            isDecimal = true;
        }
        index++;
    }
    for(int i=0; i<power; i++) {
        decimal = decimal*0.1;
    }
    n = n*decimal;
}

double calculatePostfix(char* postfix) {
    stack<double> st;
    double n;
    int index = 0;
    while(postfix[index]!='\0') {
        while(postfix[index]==' ') {
            index++;
        }
        if(isNumber(postfix[index])) {
            readNumber(postfix,index,n);
            st.push(n);
        } else if(postfix[index]=='\0') {

        } else {
            char c = postfix[index];
            index++;
            double x,y,result = 0.0;
            x = st.top();
            st.pop();
            y = st.top();
            st.pop();
            switch(c) {
                case '+':
                    result = y+x;
                    break;
                case '-':
                    result = y-x;
                    break;
                case '*':
                    result = y*x;
                    break;
                case '/':
                    result = y/x;
                    break;
                default:
                    cout<<"输入的表达式有错误!"<<endl;
                    return -1;
                    break;
            }
            st.push(result);
        }
    }
    cout<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(2)<<st.top()<<endl;
    st.pop();
}

int getPriority(char c) {
    if(c=='+'||c=='-') {
        return 1;
    } else if(c =='*'||c == '/') {
        return 2;
    } else {
        return 0;
    }
}

int cmp(char c1,char c2) {
    if(getPriority(c1)>getPriority(c2)) {
        return 1;
    } else if(getPriority(c1)<getPriority(c2)) {
        return -1;
    } else {
        return 0;
    }
}

void infix2postfix(char* infix) {
    char temp[MAX];
    stack<char> st;
    int index = 0;
    int i = 0;
    while(infix[index]!='\0') {
        while(infix[index]==' ') {
            index++;
        }
        if(isNumber(infix[index])||infix[index]=='.') {
            while(isNumber(infix[index])||infix[index]=='.') {
                temp[i++] = infix[index++];
            }
            temp[i++] = ' ';
        } else {
            switch(infix[index]) {
                case '(':
                    st.push(infix[index++]);
                    break;
                case ')':
                    infix[index++];
                    while(st.top()!='(') {
                        temp[i++] = st.top();
                        temp[i++] = ' ';
                        st.pop();
                    }
                    st.pop();
                    break;
                case '+':
                case '-':
                case '*':
                case '/':
                    if(!st.empty()) {
                        if(cmp(infix[index],st.top())>0) {
                            st.push(infix[index++]);
                        } else {
                            while(!st.empty()&&cmp(infix[index],st.top())<=0) {
                                temp[i++] = st.top();
                                temp[i++] = ' ';
                                st.pop();
                            }
                            st.push(infix[index++]);
                        }
                    } else {
                        st.push(infix[index++]);
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

    };
    while(!st.empty()) {
        temp[i++] = st.top();
        temp[i++] = ' ';
        st.pop();
    }
    temp[i] = '\0';
    strcpy(infix,temp);
}

void calculate(char* expression) {
    infix2postfix(expression);
    calculatePostfix(expression);
}

int main() {
    char expression[MAX];
    cin.getline(expression,MAX);
    calculate(expression);
    return 0;
}

这个程序比我想象中要复杂,这种算法就是,你在写的时候,思维一定要清晰,不然容易忘记一些细节,而这些细节,在写的时候注意到,要比后来调试要容易一些。

这个程序不支持负数,去POJ测试过了,应该问题不大。要加上对负数的支持也比较简单。就写到这里吧。

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