中序式转后序式算法分析及代码(C/OC)

中序式转后序式简介

平常所使用的运算式,主要是将运算元放在运算子的两旁,例如a+b/d这样的式子,这称之为中序(Infix)表示式,对于人类来说,这样的式子很容易理 解,但由于电脑执行指令时是有顺序的,遇到中序表示式时,无法直接进行运算,而必须进一步判断运算的先后顺序,所以必须将中序表示式转换为另一种表示方 法。

可以将中序表示式转换为后序(Postfix)表示式,后序表示式又称之为逆向波兰表示式(Reverse polish notation),它是由波兰的数学家卢卡谢维奇提出,例如(a+b)*(c+d)这个式子,表示为后序表示式时是ab+cd+*。

中序式转后序式算法分析

用手算的方式来计算后序式相当的简单,将运算子两旁的运算元依先后顺序全括号起来,然后将所有的右括号取代为左边最接近的运算子(从最内层括号开始),最后去掉所有的左括号就可以完成后序表示式,例如:

a+b*d+c/d  => ((a+(b*d))+(c/d)) -> bd*+cd/+

如果要用程式来进行中序转后序,则必须使用堆叠,演算法很简单,直接叙述的话就是使用回圈,取出中序式的字元,遇运算元直接输出,堆叠运算子与左括号, ISP>ICP的话直接输出堆叠中的运算子,遇右括号输出堆叠中的运算子至左括号。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+*

 

如果要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。

代码实现(C/OC)

int postfix(char*); // 中序转后序
int priority(char); // 决定运算子优先顺序

//主程序
char input[80] = "a+b*d+c/d";
printf("输入中序运算式:");
postfix(input);

//输出后序式
int postfix(char* infix) {
    int i = 0, top = 0;
    char stack[80] = {'\0'};
    char op;
    
    while(1) {
        op = infix[i];
        
        switch(op) {
            case '\0'://如果到达结尾,则输出栈内的字符即可
                while(top > 0) {
                    printf("%c", stack[top]);
                    top--;
                }
                printf("\n");
                return 0;
                // 运算子堆叠
            case '('://如果是左括号,则放入栈中
                if(top < (sizeof(stack) / sizeof(char))) {
                    top++;
                    stack[top] = op;
                }
                break;
            case '+': case '-': case '*': case '/'://如果是运算符
                while(priority(stack[top]) >= priority(op)) {//判断优先级,如果栈内的优先级高,则出栈
                    printf("%c", stack[top]);
                    top--;
                }
                // 存入堆叠
                if(top < (sizeof(stack) / sizeof(char))) {
                    top++;
                    stack[top] = op;
                }
                break;
                // 遇 ) 输出至 (
            case ')'://遇到右括号,出栈,到左括号为止
                while(stack[top] != '(') {
                    printf("%c", stack[top]);
                    top--;
                }
                top--;  // 不输出(
                break;
                // 运算元直接输出
            default:
                printf("%c", op);
                break;
        }
        i++;
    }
}

//返回优先级
int priority(char op) {
    int p;
    
    switch(op) {
        case '+': case '-':
            p = 1;
            break;
        case '*': case '/':
            p = 2;
            break;
        default:
            p = 0;
            break;
    } 
    
    return p; 
}




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