1、概念
逆波兰表示法也叫后缀表示法,即操作符号都置于操作数的后面,逆波兰表示法可以不用括号来标识操作符的优先级。例如:3+4 是一个中缀表达式,转换成逆波兰表达式为34+ 。有人可能会想有后缀表达式,中缀表达式,那有没有前缀表达式呢?答案是:有前缀表达式,也叫波兰表达式,上文中的3+4 用前缀表达式表示为+34。
2、用途
1.逆波兰表达式中不需要括号,用户只需按照表达式顺序求值,让堆栈自动记录中间结果;同样的,也不需要指定操作符的优先级
2.机器状态永远是一个堆栈状态,堆栈里是需要运算的操作数,栈内不会有操作符。
3.当有操作符时就计算,因此,表达式并不是从右至左整体计算而是每次由中心向外计算一部分,这样在复杂运算中就很少导致操作符错误。
3、计算原理
逆波兰表达式进行数据计算的时候一般分为两步:
1.将中缀表达式转换为后缀表达式
2.对转换完成后的后缀表达式进行计算
例子:我们以a+b-c*(d+e) 来进行分析
3.1 将其转换为后缀表达式
.首先我们要建立一个集合 sList 来存放例子中的数据和操作符号,一个栈opStack来存放中间的操作符号,一个集合dList 来存放最后的转换结果。
2.从sList中取出一个元素A然后进行以下判断:
1.如果A是数字,则直接存如dList
2.如果A是运算符,则和opStack栈顶的元素进行运算优先级比较
1.如果A的优先级高于栈顶运算符优先级,则将A入栈opStack
2.如果A的优先级低于或等于栈顶运算符的优先级,那么将栈顶的元素出栈存入dList,重复此步骤直到栈顶的运算符优先级低于当前运算符(或者遇到括号),然后A入栈。
3.如果A是左括号“(”直接入栈,如果是右括号“)”,则将opStack中的运算符弹出存入dList,直到弹出左括号,左右括号均不存入dList,左括号永远不会弹出,直到遇到右括号。
4.不断重复以上步骤直到表达式解析完成。
下面来看一下上面的具体例子:a+b-c*(d+e)
dList | opStack | 解释 |
---|---|---|
{} | {} | |
{a} | {} | a 加入dList |
{a} | {+} | + 入栈 |
{a,b} | {+} | b 加入dList |
{a,b,+} | {-} | +号出栈,-号入栈 |
{a,b,+,c} | {-} | c 加入dList |
{a,b,+,c} | {-,*} | 因为* 的优先级高于- 则将* 直接入栈 |
{a,b,+,c} | {-,*,(} | 左括号直接入栈 |
{a,b,+,c,d} | {-,*,(} | d 加入dList |
{a,b,+,c,d} | {-,*,(,+} | + 直接入栈 |
{a,b,+,c,d,e} | {-,*,(,+} | e 直接加入dList |
{a,b,+,c,d,e,+} | {-,*} | 将左括号之上的符号出栈加入dList |
{a,b,+,c,d,e,+,*,-} | {} | 将栈中的剩余元素弹出 |
将dList 中的元素输出,则得到后缀表达式:ab+cde+*-
3.2 用后缀表达式来计算结果
首先建立一个结果栈rStack,然后将dList中的元素依次取出,进行入栈操作,如果碰到操作符就从栈中取出两个元素进行运算,结果入栈,依次重复。
下面接着看上面的例子
dList {a,b,+,c,d,e,+,*,-}
rStack
{ }
{a} //a入栈
{a,b} //b入栈
{a+b} //遇到+号,取出两个操作数进行运算,运算结果入栈
{a+b,c}
{a+b,c,d}
{a+b,c,d,e}
{a+b,c,d+e}
{a+b,c*(d+e)}
{a+b-c*(d+e)}
计算结果:a+b-c*(d+e)
4、巩固练习:
写出a*(b-c*d)+e-f/g*(h+i*j-k)
的逆波兰表达式。
答案:
abcd*-*e+fg/hij*+k-*-