表达式的计算

一、前导知识

1、中缀表达式:通用的算术或逻辑公式表示方法, 操作符是以中缀形式处于操作数的中间(例:3 + 4),中缀表达式是人们常用的算术表示方法;
2、后缀表达式:又称逆波兰式,指的是不包含括号,运算符放在两个运算对象的后面(例:3 4 +),所有的计算按运算符出现的顺序,严格从左向右进行(不再考虑运算符的优先规则);
3、我们一般计算表达式用的都是中缀表达式,便于人类进行计算;但计算机并不是这样,他需要更加普遍的一种计算方法,一种不再考虑运算符优先规则的方法;

二、中缀表达式的计算

在中缀表达式中运算符有一定的优先规则①,计算机无法整体的了解到整个算式中某一运算符的的优先情况,所以我们通过将中缀表达式转换成后缀表达式来完成计算
① ‘(’的优先级最低(为1);‘+’、‘-’的优先级为2;‘*’、‘/’的优先级为3;‘)’的优先级最高(为4);

1、中缀转后缀
将中缀表达式储存在数组中,遍历整个数组
如遇到数字就直接直接放入储存后缀表达式的数组中;
如遇运算符,判断运算符栈sym是否为空,
——如空直接入栈;
——如不空:判断当前运算符是否为‘)’
————如不是:则一直弹栈并放入后缀数组中,直到栈顶元素的优先级小于这个运算符,然后将这个运算符压入sym栈中(注意:当前运算符无论如何都会被压栈);
————如是:则一直弹栈并放入后缀数组中,直到栈顶元素为‘(’;

2、计算后缀表达式
遍历整个后缀表达式数组,
——如遇到数字,直接压入num栈中;
——如遇到运算符,弹出num栈顶的两个数字进行对应的四则运算,并将运算结果重新押回栈中;
最后num栈中剩下的唯一一个数字就是表达式的值;

三、后记

1、表达式计算是我一直的痛,一个不那么难的内容,大一上就接触,可在下半学期又来做的时候还是出现问题,故写出这篇博客,希望将其记在心里;
2、这个程序的具体实现我放在了GitHub上 https://github.com/biluodrc/Freshman ,其中还有生成随机合法中缀表达式的程序,有需要的同学可以参考;
3、在编写时有一个bug,就是没有注意到被除数不能为0,在这卡了很长时间,望大家不会犯这样的错误
4、目前程序还有一些局限性,可以进一步优化:表达式中只能出现个位数而不能有多位数(优化:①、将后缀表达式中的每一个元素设置为结构体或者是联合,来存储运算符(char型)或者是数字;②、后缀数组中两个不同时间放入的元素(可能是数字,也有可能是运算符)之间加一个空格以间隔);表达式结果过大导致精度不足(优化:自己完成高精度四则运算);

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