中缀表达式转后缀表达式pta
时间: 2023-11-24 20:02:51 浏览: 140
中缀表达式转换为后缀表达式是一种常见的数据结构和算法问题。后缀表达式也被称为逆波兰表达式。下面是一个基本的算法来将中缀表达式转为后缀表达式。
1. 创建一个空的栈来保存操作符。
2. 遍历中缀表达式的每个字符。
3. 如果当前字符是操作数,直接添加到后缀表达式中。
4. 如果当前字符是左括号,将其压入栈中。
5. 如果当前字符是右括号,将栈中的操作符弹出并添加到后缀表达式中,直到遇到左括号(左括号不添加到后缀表达式中)。
6. 如果当前字符是操作符,比较它和栈顶操作符的优先级:
6.1 如果栈为空或栈顶操作符是左括号,则将当前操作符压入栈中。
6.2 如果当前操作符的优先级大于栈顶操作符的优先级,则将当前操作符压入栈中。
6.3 如果当前操作符的优先级小于等于栈顶操作符的优先级,则将栈顶操作符弹出并添加到后缀表达式中,直到栈为空或栈顶操作符为左括号,然后将当前操作符压入栈中。
7. 遍历完中缀表达式后,将栈中剩余的操作符弹出并添加到后缀表达式中。
经过以上步骤,最终得到的后缀表达式即为中缀表达式转换的结果。例如,将中缀表达式"3+4*5-(6+7)*8"转换为后缀表达式即为"345*+67+8*-"
这个算法的时间复杂度为O(n),其中n是中缀表达式的长度。
相关问题
pta波兰表达式
### PTA 波兰表达式解析与实现
#### 1. 波兰表达式的定义
波兰表达式(Prefix Expression),也称为前缀表达式,是一种将运算符放在操作数之前的算术表达形式。例如,普通的中缀表达式 `2 + 3` 的波兰表示法为 `+ 2 3`。
逆波兰表达式(Reverse Polish Notation, RPN),又称后缀表达式,则是将运算符放置于操作数之后的形式。例如 `(2 + 3) * 4` 可以转化为逆波兰表达式 `* + 2 3 4`[^1]。
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#### 2. 中缀表达式到后缀表达式的转换算法
为了便于计算机处理,通常需要将中缀表达式转换为后缀表达式。以下是具体的转换逻辑:
- 使用栈结构存储运算符。
- 遍历输入的中缀表达式中的每一个字符:
- 若遇到数字或变量,则直接将其加入输出队列。
- 若遇到左括号 `(`,则压入栈中。
- 若遇到右括号 `)`,则依次弹出栈顶元素并加入输出队列,直到遇到对应的左括号为止。
- 若遇到运算符,则比较其优先级与栈顶运算符的优先级:
- 如果当前运算符优先级低于或等于栈顶运算符,则先将栈顶运算符弹出至输出队列;
- 否则,将当前运算符压入栈中。
- 当遍历完成后,如果栈中仍有剩余运算符,则全部弹出并加入输出队列。
此过程可以通过 C 或其他编程语言实现[^2]。
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#### 3. 计算逆波兰表达式的值
对于给定的逆波兰表达式,可以按照如下方式计算其值:
- 初始化一个空栈用于存储数值。
- 遍历表达式中的每一项:
- 若该项是一个数字,则将其压入栈中。
- 若该项是一个运算符,则从栈中弹出两个最近的操作数,并执行相应的运算;随后将结果重新压回栈中。
- 表达式遍历结束后,栈中仅剩的一个值即为最终结果。
以下是一个 Python 实现示例:
```python
def evaluate_rpn(expression):
stack = []
operators = {'+', '-', '*', '/'}
tokens = expression.split()
for token in tokens:
if token not in operators: # 数字
stack.append(int(token))
else: # 运算符
b = stack.pop() # 第二个操作数
a = stack.pop() # 第一个操作数
if token == '+':
result = a + b
elif token == '-':
result = a - b
elif token == '*':
result = a * b
elif token == '/': # 整除避免浮点误差
result = int(a / b)
stack.append(result)
return stack[0]
# 测试用例
expression = "* + 2 3 4"
print(evaluate_rpn(expression)) # 输出应为 20
```
上述代码实现了逆波兰表达式的求值功能。
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#### 4. 前缀表达式的求值
前缀表达式的求值类似于逆波兰表达式,只是顺序相反。具体步骤如下:
- 将整个表达式反转。
- 对反转后的字符串应用逆波兰表达式的求值方法。
Python 示例代码如下:
```python
def evaluate_prefix(expression):
stack = []
operators = {'+', '-', '*', '/'}
tokens = reversed(expression.split()) # 反转表达式
for token in tokens:
if token not in operators: # 数字
stack.append(int(token))
else: # 运算符
a = stack.pop() # 第一个操作数
b = stack.pop() # 第二个操作数
if token == '+':
result = a + b
elif token == '-':
result = a - b
elif token == '*':
result = a * b
elif token == '/':
result = int(a / b)
stack.append(result)
return stack[0]
# 测试用例
expression = "+ 2 * 3 4"
print(evaluate_prefix(expression)) # 输出应为 14
```
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#### 5. 总结
无论是波兰表达式还是逆波兰表达式,它们的核心优势在于无需考虑运算符优先级以及括号的影响。这使得表达式的解析和计算更加高效。通过栈数据结构的支持,能够轻松完成这些特殊表达式的求值工作[^3]。
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题目1. 简单计算器 【等级】D、C(完成命令5) 【问题描述】 根据输入一个数学表达式,计算结果。运算符包括:+,-,*,/,() 程序不仅能计算表达式结果,针对各种不合法输入及计算结果能做相应异常判断。 【基本要求】 命令1:设计计算机器的图形界面。 命令2:输入数学表达式,若是不合法数学表达式,提示用户错误原因,并要求重输。注:如表达式出现英文字符、不合法的符号、括号不匹配、非法运算符号)。输出转换后缀表达式内容 及其计算结果。 命令3:输入带负数的数学表达式,输出转换后缀表达式内容及其计算结果。 命令4:输入有除0的数学表达式,提示除0错误。 命令5(可选):将输入的表达式转化为语法树展示出来,并通过语法树来计算表达式。 【说明】 1. *5-3,类似这样表达式一样做非法表达式处理,及运算符位置不对,一样做非法表达式。非法表达式处理情况越多,得分越高。 2. 需用栈、队列或者二叉树结构实现。(栈与队列只能使用C++ STL中的stack与queue) 3. 数据包括:整数、小数。 4. 必须包含对非法表达式与合法表达式的批量测试。类似PTA中样例输入的测试。 【考核要点】 1.是否熟悉表达式求值的算法过程;2.界面是否良好;3.能否进行批量测试,且测试样例覆盖面情况是否多样;4.是否使用了语法树来进行求解.
感谢你的提问,我可以给出以下答案:
对于这个问题,我可以回答一些基本的思路和算法。首先,对于一个数学表达式,需要将其转化为后缀表达式,然后通过后缀表达式求值得到结果。转化为后缀表达式可以使用栈来实现,具体流程为:
1. 从左到右扫描中缀表达式。
2. 如果是数字,直接输出。
3. 如果是运算符,判断其与栈顶运算符的优先级,如果栈顶运算符优先级高于或等于该运算符,则弹出栈顶运算符并输出,再比较新的栈顶运算符,直到该运算符的优先级大于栈顶运算符的优先级。
4. 如果是左括号“(”,则直接压入栈。
5. 如果是右括号“)”,则依次弹出栈顶运算符并输出,直到遇到左括号为止。
6. 如果扫描的中缀表达式已经处理完毕,而栈中还有运算符,那么依次弹出栈顶运算符并输出。
得到后缀表达式后,使用栈来计算后缀表达式的值,具体流程为:
1. 从左至右扫描表达式,遇到数字时,将数字压入堆栈。
2. 遇到运算符时,弹出栈顶两个元素,进行运算,并将结果压入堆栈。
3. 重复上述过程,直到表达式最右端。
4. 最后,堆栈中仅有一个元素,即为表达式的值。
对于题目中的异常情况,需要进行相应的判断和处理,如英文字符、不合法的符号、括号不匹配、非法运算符号、除0错误等。同时,需要进行批量测试,覆盖尽可能多的情况,确保程序的稳定性和正确性。
如果需要展示语法树,则需要先构建语法树,然后通过遍历语法树来计算表达式的值。
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