【数据结构】利用后缀表达式求表达式的值

目标:

将一个中缀表达式转化为后缀表达式并进行求值。

难点:

1、 数字和符号的区分与提取。
2、 数字与符号的线性存储
3、 实数的提取,转化与处理。

4、 括号,负数的提取与处理。

数据结构:

由于转换后的后缀表达式中有整数,实数,符号等多种元素,无法存在一个简单的线性
数组中,所以采用结构体数组 S[N]存储后缀表达式,每个结构体 STR 中分别有一个 int 变量
存储整数,一个 float 变量存储实数,一个 char 变量存储符号,另外有一个 int 下标,用来

存储该结构体中存储的是符号,整数,还是实数。

具体实现:

由于要处理的东西较多,所以采取分步实现的方式:
1、 先实现较为简单的整数
第一步是最简单的情况,没有括号,没有实数,没有负数。但是第一步要完成整个
程序的框架。
a) 首先是中缀表达式的处理与转化。
先用一个 string 类型的字符串 r1 来暂时存储数字。一个 string 类型的 r2 用作
符号栈。然后从头到尾进行扫描。扫到某一位时,会出现两种情况:
1 )此位是数字
这表示当前位是数字的一部分,将它压入 r1
2 )此位是符号
这表示已经扫描完某一个数字,r1 中已经有一个待处理的数字,这时将
r1 转化为整数,累加总项数,放入 S 中,并把标记变量设为 0,代表这是一个
数字。
同时,在字符栈 r2 中,从栈顶开始,遇到优先级大于当前位的符号,便
出栈,累计总项数,并存入 S 中,标记变量设为 1,代表这是一个符号。一直
到优先级不大于为止,然后入栈。
最后一步,是初始化 r1,来储存新的数字。
b) 扫描完毕后,进入运算环节。
扫描 S,遇数字入栈,遇符号出栈两个元素进行计算,计算结果再次入栈。一
直到 S 的末尾。
最后输出栈顶(底)的元素。即结果。
2、 加入实数的处理
读入过程中 String 类型的字符串数字互转函数使用较为方便,所以直接用函数
处理实数。只需要修改 1 中的判断,当遇到“.”时不退出,而是继续累加,碰到
运算符之后存入时标记变量设为 2,表示实数。
计算过程中,注意“%”操作数的类型要设为 int,“ /”操作数的类型要设为 float。
3、 加入括号的处理与判断
读入过程中,左括号不处理,直接入栈。右括号时,出栈至遇到左括号。
计算过程中,无需特殊处理。
4、 加入负数的提取与处理。
读入过程中,取一个标记变量,标记每一个数是正数还是负数,此变量默认为
1,代表正数。遇到“-”,先判断其头一位和下一位。如果前一位是数字,则记为
减号,如果前一位不是数字,后一位是数字,则表明,这是一个符号。标记变量设
为-1;最后处理后一位所在的数字时,将结果乘上-1,储存,最后将标记变量初始
化为 1。
计算过程中,无需特殊处理。
5、 考虑几种特殊情况
a) –(a+b)
转换成 0–(a+b)。

-”先入栈,最后出栈。计算时栈底先压入 0。

b) 其他情况

已在前 4 步中考虑。


CODE:

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<sstream>
#define N 200
using namespace std;
typedef struct STR
{
	int bj;			//标记变量,记录类型 
	int num; 		//存储整数 
	float flo;		//存储实数 
	char fh;		//存储符号 
} ;
int su=0;
STR S[N];
//若是符号,则判断其与栈顶符号的优先级,是右括号或优先级低于找顶符号(乘除优先加减)
//则栈顶元素依次出找并输出,并将当前符号进栈,一直到最终输出后缀表达式为止。
void init()
{
	int cmpn[N];
	cmpn[(int)'-']=1;
	cmpn[(int)'+']=1;
	cmpn[(int)'*']=2;
	cmpn[(int)'/']=2;
	cmpn[(int)'%']=2;
	cmpn[(int)'^']=3;
	cmpn[(int)'(']=0;
	string f;
	cin>>f;
	string r1="",r2="";
	int ii=0;
	int fla=1;
	int fl2=0;
	for (int i=0;i<f.length();i++)			//逐位扫描 
	{
		
		if (f[i]>='0' && f[i]<='9' )
		r1+=f[i];
		else if (f[i]=='.')			//处理实数 
		{
			r1+=f[i];
			fl2=1;
		}
		else
		{
			//各种特殊情况 
			if ( (f[i]=='-') && ( (f[i+1]>='0' && f[i+1]<='9'&&!(f[i-1]>='0' && f[i-1]<='9')  )|| i==0))
			{
				if (f[i+1]>='0' && f[i+1]<='9')
				{
					fla*=-1;
					continue;
				}
				else if  (f[i+1]=='(')
				{
					r2[ii]=f[i];
					ii++;
					continue;
				}
			}
			if (f[i-1]>='0' && f[i-1]<='9')
			{
			if (fl2==0)
			{
	 		int n = atoi(r1.c_str());
	 		n*=fla;
	 		fla=1;
			cout<<n<<" ";
			r1="";
			S[su].num=n;
			S[su].bj=0;
			su++;
			}
			else
			{
				float n=atof(r1.c_str());
				n*=(float)fla;
				fla=1;
				cout<<n<<" ";
				r1="";
				S[su].flo=n;
				S[su].bj=2;
				su++;
				fl2=0;
			}
			
			}
			char ff=f[i];
			if (ii==0) 
			{
				r2[ii]=ff;
				ii++;
			}
			else
			if (ff=='(') 
			{
				r2[ii]=ff;
				ii++;
			}
			else
			if (ff==')')
			{
				while (r2[ii-1]!='(')
					{
						cout<<r2[ii-1]<<" ";
						S[su].fh=r2[ii-1];
						S[su].bj=1;
						su++;
						ii--;
					}
				ii--;
			}
				else
				{
					//cout<<endl<<"  "<<cmpn[(int)r2[ii-1]]<<" "<<endl;
					//cout<<endl<<"  "<<cmpn[(int)ff]<<" "<<endl;
					while (cmpn[(int)r2[ii-1]]>=cmpn[(int)ff])
					{
						if (ii==0)break;
						cout<<r2[ii-1]<<" ";
						S[su].fh=r2[ii-1];
						S[su].bj=1;
						su++;
						ii--;
						
					}
					r2[ii]=ff;
					ii++;
				}
	    }
	}
	//最后一位 
	if (f[f.length()-1]>='0'&&f[f.length()-1]<='9')
			{
			if (fl2==0)
			{
	 		int n = atoi(r1.c_str());
	 		n*=fla;
	 		fla=1;
			cout<<n<<" ";
			r1="";
			S[su].num=n;
			S[su].bj=0;
			su++;
			}
			else
			{
				float n=atof(r1.c_str());
				n*=(float)fla;
				fla=1;
				cout<<n<<" ";
				r1="";
				S[su].flo=n;
				S[su].bj=2;
				su++;
				fl2=0;
			}
			
	}
	while(ii>0)
	{
		cout<<r2[ii-1]<<" ";
		S[su].fh=r2[ii-1];
		S[su].bj=1;
		su++;
		ii--;
	}
	cout<<endl;
	return;
}
 
void calcu()
{
	int ii=1;
	float sta[N];
	sta[0]=0;
	for (int i=0;i<su;i++)
	{
		if (S[i].bj==0)
		{
			sta[ii]=S[i].num;
			ii++;
		}
		else if (S[i].bj==2)	//实数 
		{
			sta[ii]=S[i].flo;
			ii++;
		}
		else
		{
			float b1=sta[ii-1];
			ii--;
			float b2=sta[ii-1];
			ii--;
			float re;
			if (S[i].fh=='+')
			{
				re=b2+b1;
			}
			else if (S[i].fh=='-')
			{
				re=b2-b1;
			}
			else if (S[i].fh=='*')
			{
				re=b2*b1;
			}	
			else if (S[i].fh=='/')
			{
				re=(float)b2/(float)b1;
			}
			else if (S[i].fh=='%')
			{
				re=(int)b2%(int)b1;
			}
			else if (S[i].fh=='^')
			{
				int bb2=1;
				for (int k=0;k<b1;k++) bb2*=b2;
				re=bb2;
			}
			sta[ii]=re;
			ii++;
		}
	}
	cout<<sta[ii-1];
	return ;
}
int main()
{
	init();			//读入 
	calcu();		//计算 
	return 0;
}
 

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