对于一个前序表达式的求值而言,首先要从右至左扫描表达式,从右边第一个字符开始判断,如果当前字符是数字则一直到数字串的末尾再记录下来,如果是运算符,则将右边离得最近的两个“数字串”作相应的运算,以此作为一个新的“数字串”并记录下来。一直扫描到表达式的最左端时,最后运算的值也就是表达式的值。例如,前序表达式“- 1 + 2 3“的求值,扫描到3时,记录下这个数字串,扫描到2时,记录下这个数字串,当扫描到+时,将+右移做相邻两数字串的运算符,记为2+3,结果为5,记录下这个新数字串,并继续向左扫描,扫描到1时,记录下这个数字串,扫描到-时,将-右移做相邻两数字串的运算符,记为1-5,结果为-4,所以表达式的值为-4。
(1) 首先构造一个运算符栈(也可放置括号),运算符(以括号分界点)在栈内遵循越往栈顶优先级不降低的原则进行排列。
(2)从右至左扫描中序表达式,从右边第一个字符开始判断:
如果当前字符是数字,则分析到数字串的结尾并将数字串直接输出。
如果是运算符,则比较优先级。如果当前运算符的优先级大于等于栈顶运算符的优先级(当栈顶是括号时,直接入栈),则将运算符直接入栈;否则将栈顶运算符出栈并输出,直到当前运算符的优先级大于等于栈顶运算符的优先级(当栈顶是括号时,直接入栈),再将当前运算符入栈。
如果是括号,则根据括号的方向进行处理。如果是右括号,则直接入栈;否则,遇右括号前将所有的运算符全部出栈并输出,遇右括号后将左右的两括号一起删除。
(3) 重复上述操作(2)直至扫描结束,将栈内剩余运算符全部出栈并输出,再逆序输出字符串。中序表达式也就转换为前序表达式了。
将中序表达式“1+((2+3)*4)-5”转换为前序表达式。
中序表达式 |
前序表达式 |
(栈顶)运算符栈(栈尾) |
说明 |
5 |
5 |
空 |
5,是数字串直接输出 |
- |
5 |
- |
-,栈内无运算符,直接入栈 |
) |
5 |
-) |
),直接入栈 |
4 |
5 4 |
-) |
4,是数字串直接输出 |
* |
5 4 |
-)* |
*,栈顶是括号,直接入栈 |
) |
5 4 |
- ) * ) |
),直接入栈 |
3 |
5 4 3 |
- ) * ) |
3,是数字串直接输出 |
+ |
5 4 3 |
- ) * ) + |
+,栈顶是括号,直接入栈 |
2 |
5 4 3 2 |
- ) * )+ |
2,是数字串直接输出 |
( |
5 4 3 2+ |
- ) * |
(,参考① |
( |
5 4 3 2+* |
- |
(,参考① |
+ |
5 4 3 2+* |
-+ |
+,优先级大于等于栈顶运算符,直接入栈 |
1 |
5 4 3 2+*1 |
-+ |
1,是数字串直接输出 |
空 |
5 4 3 2+*1+- |
空 |
扫描结束,将栈内剩余运算符全部出栈并输出 |
空 |
- + 1 * + 2 3 4 5 |
空 |
逆序输出字符串 |
从左到右扫描表达式,计算方法同前序表达式
1、当输入的是操作数时候,直接输出
2、当输入开括号时候,把它压栈
3、当输入的是闭括号时候,先判断栈是否为空,若为空,则发生错误并进行相关处理。若非空,把栈中元素依次出栈输出,直到遇到第一个开括号,若没有遇到开括号,也发生错误,进行相关处理
4、当输入是运算符op(+、-、×、/)时候
a)循环,当(栈非空and栈顶不是开括号and栈顶运算符的优先级不低于输入的运算符的优先级)时,反复操作:将栈顶元素出栈输出
b)把输入的运算符op压栈
5、当中序表达式的符号序列全部读入后,若栈内仍有元素,把他们依次出栈输出。若弹出的元素遇到空括号,则说明不匹配,发生错误,并进行相关处理
例如(a+b)*(c+d)这个式子,依演算法的输出过程如下:
OP |
STACK |
OUTPUT |
( |
( |
- |
a |
( |
a |
+ |
(+ |
a |
b |
(+ |
ab |
) |
- |
ab+ |
* |
* |
ab+ |
( |
*( |
ab+ |
c |
*( |
ab+c |
+ |
*(+ |
ab+c |
d |
*(+ |
ab+cd |
) |
* |
ab+cd+ |
- |
- |
ab+cd+* |
将中序式转为前序式,则在读取中序式时是由后往前读取,而左右括号的处理方式相反,其余不变,但输出之前必须先置入堆叠,待转换完成后再将堆叠中的值由上往下读出,如此就是前序表示式。
中序表达式 |
2*3/(2-1)+3*(4-1) |
前序表达式 (前缀表达式、波兰式) |
+/*23-21*3-41 |
后序表达式 (后缀表达式、逆波兰式) |
23*21-/341-*+ (2321-/341-*+*) |
package _1_3linkedList;
import edu.princeton.cs.algs4.Stack;
import java.util.Scanner;
/*1.3.10将算术表达式由中序表达式转为后序表达式
*/
public class InfixToPostfix
{
public static void main(String[] args)
{
Stack operatorStack=new Stack(); /*类型与下面的数组元素相对应*/
Scanner sc=new Scanner(System.in);
String s=sc.nextLine();
char c[]=s.toCharArray(); /*对字符串进行分割或转换为字符数组*/
/*从前往后扫描*/
for(int i=0;i
2*3/(2-1)+3*(4-1)
2321-/341- *+*
简单版本:
package _1_3linkedList;
import java.util.Scanner;
/*1.3.10将算术表达式由中序表达式转为后序表达式(未省略括号,以括号代替优先级)
* 需要一个操作符栈存储操作符
* */
public class InfixToPostfix {
public static void main(String[] args)
{
Stack operatorStack = new Stack(); /*类型与下面的数组元素相对应*/
Scanner sc=new Scanner(System.in);
String s=sc.nextLine();
char c[]=s.toCharArray(); /*对字符串进行分割或转换为字符数组*/
for(int i=0;i
(3+(((1+2)/3)*(4+5)))
312+3/45+*+
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