栈(二)——用栈来实现逆波兰式

中缀双目表达式叫做波兰式,后缀双目表达式叫做逆波兰式。

波兰式                                 逆波兰式

2+3                                   2  3  +

2+3*5                               2  3  5  *  +

2*3+5                               2  3  *  5  +

2+3*5-6                           2  3  5  *  +  6  -

2*(3+5)                            2  3  5  +  *

逆波兰式的作用:计算机在计算一个表达式的时候就没有了优先级的概念,计算的过程简化为从左往右依次从逆波兰式中读取,读取到一个运算符则从其前面取出两个数字做这个运算符的运算,运算结果放置到当前位置,然后在从左至右开始第二次运算,直到算出结果。

比如2+3*5-6-->读取到第一个*则取出3和5做3*5=15,并将15放置到2后面,现在逆波兰式变为2  15  +  6  -,下一次读取到+取出2和15做2+15=17,并将17存放到6前面,逆波兰式又变为17  6  -,读取到-,则取出17和6做减法17-6=11,并将其放置到以前的序列中,计算结束。

给定一个波兰式,将逆波兰式(各个符号之间用空格隔开)输出,假设波兰式在数组a中,逆波兰式最后在数组b中。

思路:从逆波兰式和波兰式对比来看,数字的相对位置总是一致的,然而运算符的位置却不是一致的。运算符的位置满足碰到高优先级的入栈(栈是另外新建的一个数据结构,不是a也不是b),碰到低优先级的出栈(出栈后就放到b中)。比如读取2+3*5这个波兰式,读取到2直接存放如b中,然后读取+,这个先放入栈中,然后读取3又放入b中,接着读取到*,*的优先级比+高,所以*又在+之后入栈,最后读取5,直接存放如b中,表达式读取完毕,需要将栈中的所有运算符出栈到b中,就得到了:2  3  5  *  +的顺序。

要完成这个功能,需要一个栈,而且栈的第一个单元必须放置一个默认的优先级最低的运算符,以保证第一个运算符能够入栈。

关于括号的处理:左括号if语句直接入栈,括号后的表达式按上面的顺序依次入栈或者出栈;碰到右括号则从栈中出栈直到碰到第一个左括号,将左括号从栈中取出这一级括号则处理完毕。

#include 
#include 

typedef struct st
{
	int maxsize;
	int top;
	int *pstack;
}stack;

void create_stack(stack *s, int ms);
void push(stack *s, int x);
int pop(stack *s);
void clear_stack(stack *s);
char read_stack(stack *s);
int priority(char ch);
void transform(char a[], char b[]);

int main()
{
	char a[80], b[200];

	printf("Please input expression:");
	gets(a);
	transform(a, b);
	puts(b);

	return 0;
}

void create_stack(stack *s, int ms)
{
	s->maxsize = ms;
	s->top = -1;
	s->pstack = (int *)malloc(ms*sizeof(int));
	s->pstack[++s->top] = '@'; //这里@被假定为优先级最低的运算符
}

void push(stack *s, int x)
{
	if(s->top < s->maxsize-1)
		s->pstack[++s->top] = x;
}

int pop(stack *s)
{
	if(s->top != -1)
		return s->pstack[s->top--];
}

char read_stack(stack *s)
{
	return (s->pstack[s->top]);
}

int priority(char ch)
{
	int flag = 0;

	switch(ch)
	{
	case '+':
	case '-':
		flag = 1;
		break;
	case '*':
	case '/':
		flag = 2;
		break;
	default:
		flag = 0; //@的优先级设置为最低:0
		break;
	}

	return flag;
}

void transform(char a[], char b[])
{
	stack s;
	int i = 0, j = 0;

	create_stack(&s, 20);
	while(a[i])
	{
		if(a[i] >= '0' && a[i] <= '9')
		{
			b[j++] = a[i];
		}
		else if(a[i] == '(')
			push(&s, a[i]);
		else if(a[i] == ')')
		{
			b[j++] = ' ';
			while(read_stack(&s) != '(')
			{
				b[j++] = pop(&s);
				b[j++] = ' ';
			}
			pop(&s); //出栈'('
		}
		else
		{
			b[j++] = ' ';
			while(priority(a[i]) <= priority(read_stack(&s)))
			{
				b[j++] = pop(&s);
				b[j++] = ' ';
			}
			push(&s, a[i]);
		}
		i ++;
	}
	while(s.top != 0) //如果判断a[]结束栈中还有运算符则出栈到b[]中
	{
		b[j++] = ' ';
		b[j++] = pop(&s);
	}

	b[j++] = '\0'; //将b转换为字符换

}

void clear_stack(stack *s)
{
	s->maxsize = 0;
	s->top = -1;
	free(s->pstack);
	s->pstack = 0;
}
程序运行截图:


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