Java前缀、中缀、后缀表达式转换

1、前缀表达式

前缀表达式又称波兰式,前缀表达式的运算符位于操作数之前
// - × + 3 4 5 6

前缀表达式的计算机求值

从右至左扫描表达式,遇到数字时,将数字压入堆栈,遇到运算符时,弹出栈顶的两个数,用运算符对它们做相应的计算,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

将中缀表达式转换为前缀表达式

1.初始化两个栈:运算符栈s1,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s1
(4.3)否则,将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中,再次转到(4-1)与s1中新的栈顶运算符相比较
5.遇到括号时
(5.1)如果是右括号“)”,则直接压入s1
(5.2)如果是左括号“(”,则依次弹出S1栈顶的运算符,并压入S2,直到遇到右括号为止,此时将这一对括号丢弃
6.重复步骤2至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

2、中缀表达式

中缀表达式就是常见的运算表达式
// (3+4)×5-6

3、后缀表达式

后缀表达式又称逆波兰表达式,与前缀表达式相似,只是运算符位于操作数之后
// 3 4 + 5 × 6 -

后缀表达式计算机求值

从左至右扫描表达式,遇到数字时,将数字压入堆栈,遇到运算符时,弹出栈顶的两个数,用运算符对它们做相应的计算,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的结果

将中缀表达式转换为后缀表达式

1.初始化两个栈:运算符栈s1和储存中间结果的栈s2;
2.从左至右扫描中缀表达式;
3.遇到操作数时,将其压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,或栈顶运算符为左括号“(”,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高,也将运算符压入s1(注意转换为前缀表达式时是优先级较高或相同,而这里则不包括相同的情况);
(4.3)否则,将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中,再次转到(4-1)与s1中新的栈顶运算符相比较;
5.遇到括号时:
(5.1)如果是左括号“(”,则直接压入s1;
(5.2)如果是右括号“)”,则依次弹出s1栈顶的运算符,并压入s2,直到遇到左括号为止,此时将这一对括号丢弃;
6.重复步骤2至5,直到表达式的最右边;
7.将s1中剩余的运算符依次弹出并压入s2;
8.依次弹出s2中的元素并输出,结果的逆序即为中缀表达式对应的后缀表达式

中缀表达式转换为后缀表达式代码实现

    @Test
    public void convert() {
        String expression = "( 3 + 4 ) * 5 - 6";
        List<String> result = InfillToSuffix.convert(expression);
        System.out.println(result);
    }
//输出:[-, 6, *, 5, +, 4, 3],其逆序即需要的后缀表达式

public class InfillToSuffix {

    public static List<String> convert(String Infill) {
        Stack<String> s1 = new Stack<String>();
        Stack<String> s2 = new Stack<String>();
        List<String> result = new ArrayList<String>();
        String[] split = Infill.split(" ");
        for (int i = 0; i < split.length; i++) {
            if (split[i].matches("\\d+")) {
                s2.push(split[i]);
            } else if (split[i].equals("(")) {
                s1.push(split[i]);
            } else if (split[i].equals(")")) {
                while (!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.push(s1.pop());
                }
                s1.pop();
            } else {
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(split[i])) {
                    s2.push(s1.pop());
                }
                s1.push(split[i]);
            }
        }

        while (s1.size() != 0) {
            s2.push(s1.pop());
        }

        while (s2.size() != 0) {
            result.add(s2.pop());
        }
        return result;
    }

}

public class Operation {
    private static int ADDITION = 1;       //加
    private static int SUBTRACTION = 1;    //减
    private static int MULTIPLICATION = 2; //乘
    private static int DIVISION = 2;       //除

    //返回对应优先级
    public static int getValue(String operation) {
        int result;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADDITION;
                break;
            case "-":
                result = SUBTRACTION;
                break;
            case "*":
                result = MULTIPLICATION;
                break;
            case "/":
                result = DIVISION;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符");
                result = 0;
        }
        return result;
    }
}
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