算術表示式的字首式、中綴式、字尾式相互轉換

just want to know發表於2016-11-28

中綴表示式(中綴記法)
中綴表示式是一種通用的算術或邏輯公式表示方法,操作符以中綴形式處於運算元的中間。中綴表示式是人們常用的算術表示方法。
雖然人的大腦很容易理解與分析中綴表示式,但對計算機來說中綴表示式卻是很複雜的,因此計算表示式的值時,通常需要先將中綴表示式轉換為字首或字尾表示式,然後再進行求值。對計算機來說,計算字首或字尾表示式的值非常簡單。

字首表示式(字首記法、波蘭式)
字首表示式的運算子位於運算元之前。

字首表示式的計算機求值:
從右至左掃描表示式,遇到數字時,將數字壓入堆疊,遇到運算子時,彈出棧頂的兩個數,用運算子對它們做相應的計算(棧頂元素 op 次頂元素),並將結果入棧;重複上述過程直到表示式最左端,最後運算得出的值即為表示式的結果。
例如字首表示式“- × + 3 4 5 6”:
(1) 從右至左掃描,將6、5、4、3壓入堆疊;
(2) 遇到+運算子,因此彈出3和4(3為棧頂元素,4為次頂元素,注意與字尾表示式做比較),計算出3+4的值,得7,再將7入棧;
(3) 接下來是×運算子,因此彈出7和5,計算出7×5=35,將35入棧;
(4) 最後是-運算子,計算出35-6的值,即29,由此得出最終結果。
可以看出,用計算機計算字首表示式的值是很容易的。
詳細解釋:http://blog.csdn.net/antineutrino/article/details/6763722/

給出一箇中綴表示式如下:
a+b*c-(d+e) 
第一步:按照運算子的優先順序對所有的運算單位加括號,
         式子變成了:((a+(b*c))-(d+e)) 
第二步:轉換字首與字尾表示式 
         字首:把運算子號移動到對應的括號前面 
               則變成了:-( +(a *(bc)) +(de)) 
               把括號去掉:-+a*bc+de   字首式子出現 
         字尾:把運算子號移動到對應的括號後面 
               則變成了:((a(bc)* )+ (de)+ )- 
               把括號去掉:abc*+de+-   字尾式子出現

<1> 將中綴表示式“1+((2+3)*4)-5”轉換為字首表示式。

(1)構建兩個棧,一個存運算子一個存運算元。運算子(以括號分界點)在棧內遵循越往棧頂優先順序不降低的原則排序。

(2)從右往左掃描中綴式表示式,從右邊第一個字元開始判斷。

  如果當前字元是數字,則分配到數字串的結尾並將數字串直接輸出。

  如果是運算子,則比較優先順序。如果當前運算子的優先順序大於等於棧頂運算子的優先順序(當棧頂是括號時,直接入棧),則將運算子直接入棧;否則將棧頂運  算符出棧並輸出,直到當前運算子的優先順序大於等於棧頂運算子的優先順序(當棧頂元素是括號直接入棧),再將當前運算子入棧。如果是括號,則根據括號的  方向進行處理。如果是括號直接入棧;否則,遇右括號前將所有的運算子全部出棧並輸出,遇右括號後將左右的兩括號一起刪除。

(3)重複上述操作(2)直至掃描結束,將棧內剩餘運算子全部出棧並輸出,再將綴輸出字串。中綴表示式就變成了字首表示式了。

中綴表示式
字首表示式
(棧頂)運算子棧(棧尾)
說明
5
5
5,是數字串直接輸出
-
5
-
-,棧內無運算子,直接入棧
5
-)
),直接入棧
4
5 4
-)
4,是數字串直接輸出
*
5 4
-)*
*,棧頂是括號,直接入棧
)
5 4
- ) * )
),直接入棧
3
5 4 3
- ) * )
3,是數字串直接輸出
+
5 4 3
- ) * ) +
+,棧頂是括號,直接入棧
2
5 4 3 2
- ) * )+
2,是數字串直接輸出
(
5 4 3 2+
- ) *
(,
(
5 4 3 2+*
-
(,
+
5 4 3 2+*
-+
+,優先順序大於等於棧頂運算子,直接入棧
1
5 4 3 2+*1
-+
1,是數字串直接輸出
5 4 3 2+*1+-
掃描結束,將棧內剩餘運算子全部出棧並輸出
- + 1 * + 2 3 4 5
逆綴輸出字串

【2】中綴表示式轉換為字尾表示式

過程和【1】差不多,只不過是從左往右掃描,方向換了一個,其他一樣。

還是這個式子:1+((2+3)*4)-5

 

中綴表示式
字尾表示式
(棧頂)運算子棧(棧尾)
說明
1
1
1,是數字串直接輸出
+
1
+
+,棧內無運算子,直接入棧
1
+(
(,直接入棧
1
+((
(,直接入棧
2
1 2
+((
2 ,數字
+
1 2
+((+
+,直接入棧
3
1 2 3
+((+
3,是數字串直接輸出
1 2 3 +
+(
碰到 )找到(之前所有符號彈出出
*
1 2 3 +
+(*
*
4
1 2 3 + 4
+(*
4
1 2 3 + 4 *
+
碰到 )找到(之前所有符號彈出出
-
1 2 3 + 4 *
+ -
-
5
1 2 3 + 4 *5
+ -
5
1 2 3 + 4 *5 - +
掃描結束
1 2 3 + 4 *5 - +
逆綴輸出字串

 

字尾表示式逆向求解中綴表示式

1 2 3 + 4 *5 - +
基本思路和上面的一樣:遞迴,碰到操作符就進入遞迴。
從左往右掃描先碰到+號,取+號前面兩個運算元:2,3 得到:2+3.
繼續往下掃碰到*號,取4 和2+3 得到:(2+3)*4
-號,取(2+3)*4和5得到::(2+3)*4-5
+號:取(2+3)*4-5和1得到::1+(2+3)*4-5
轉自:http://blog.csdn.net/linsheng9731/article/details/23125353

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