Java解析字符串表达式--逆波兰表达式的计算

问题来由:

读入一个字符串形式的四则运算表达式,输出对应的计算结果。如读入的是“6 * ( 5 + ( 2 + 3) * 8 + 3)”,那么解析后的输出结果应为288。

思路:

  1. 一般的计算过程是这样的,首先计算优先级最高的小括号里面的内容,即“( 5 + ( 2 + 3) * 8 + 3)”,
  2. 将“2 + 3”的计算结果并存为A,接着用计算“A*8”,并存为B
  3. 计算“5+B+3”,结果存为C
  4. 最后计算“6*C”,计算完毕

我们可以将这种操作顺序书写如下:

6 5 2 3 + 8 * + 3 + *

这个记法就是逆波兰(reverse Polish)表达式,其求值过程恰好就是上面所描述的过程。逆波兰表达式又叫做后缀(postfix)表达式。在通常的表达式中,运算符总是置于与之相关的两个运算对象之间,所以,这种表示法也称为中缀表示。波兰逻辑学家 J.Lukasiewicz于1929年提出了另一种表示表达式的方法。按此方法,每一运算符都置于其运算对象之后,故称为后缀表示。

后缀表达式的计算

计算后缀表达式最简单的方法就是使用一个栈:

  • 当读到一个数字时就将它压入栈中
  • 读到一个运算符时,就从栈中弹出两个数字,并将该运算符作用于这两个数字,然后将计算结果再压入栈中

下面演示下“6 5 2 3 + 8 * + 3 + *”的处理过程

  1. 首先读到 6 5 2 3 四个数字,没啥说的,直接打入栈中(6 5 2 3)
  2. 读到运算符“+”,从栈中弹出两个数字“3”、“2”,计算 3+2 = 5,将计算结果压入栈中;(6 5 5)
  3. 读到8,压入栈(6 5 5 8)
  4. 读到“*”,从栈中弹出两个数字“8”、“5”,计算 8 * 5 = 40,将计算结果压入栈中;(6 5 40)
  5. 读到“+”,从栈中弹出两个数字“40”、“5”,计算 40 + 5 = 45,将计算结果压入栈中;(6 45)
  6. 读到3,压入栈(6 45 3)
  7. 读到“+”,从栈中弹出两个数字“3”、“45”,计算 3 + 45 = 48,将计算结果压入栈中;(6 48)
  8. 读到“*”,从栈中弹出两个数字“48”、“6”,计算 48 * 6 = 288,计算完毕!!!

Java解析字符串表达式--逆波兰表达式的计算_第1张图片

计算一个后缀表达式话费的时间是O(N),该算法的计算非常简单,同时不需要知道任何的计算优先级。

那么现在的问题就是如何将一个正常的表达式转换为后缀表达式???

且看下回分解。

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