有趣的数据结构算法10——后缀表达式(PRN)介绍及利用栈计算后缀表达式的结果

2023-11-14

有趣的数据结构算法10——后缀表达式(PRN)介绍及利用栈计算后缀表达式的结果

在前一天已经利用栈完成2进制到8进制的转换。但是栈的应用方面还有很多,本次我将讲解如何计算后缀表达式的结果。
在这里插入图片描述

解题思路

后缀表达式(PRN)也叫逆波兰表达式,是在计算机中用于求值的一种方式,其求值过程可以用到栈来辅助存储。
在通常的表达式中,二元运算符总是置于与之相关的两个运算对象之间,这种表示法也称为中缀表示,如1+2。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,如12+。
它的优势在于只用两种简单操作,入栈和出栈就可以搞定任何普通表达式的运算。其运算方式如下:
如果当前字符为变量或者为数字,则压栈,如果是运算符,则将栈顶两个元素弹出作相应运算,结果再入栈,最后当表达式扫描完后,栈里的就是结果。
中缀表达式转换到后缀表达式公式
假定待求值的后缀表达式为:1 2 + 5 3 6 + * + 7 - ,其实际上为1+2+5*(3+6)-7。其求值过程如下:
1、遍历表达式,遇到1和2,压入栈中。此时栈如图所示:

示例1
2、接着读到+号,弹出2与1,执行加法运算,得到3,再次入栈。此时栈如图所示:

示例2
3、遇到5、3和6,压入栈中。此时栈如图所示:

示例3
4、接着读到+号,弹出6与3,执行加法运算,得到9,再次入栈。此时栈如图所示:

示例4
5、接着读到*号,弹出9与5,执行加法运算,得到45,再次入栈。此时栈如图所示:

示例5
6、接着读到+号,弹出45与3,执行加法运算,得到48,再次入栈。此时栈如图所示:

示例6
7、遇到7,压入栈中。此时栈如图所示:

示例7
8、接着读到-号,弹出7与48,执行加法运算,得到41,再次入栈。
9、由于表达式已结束,读出栈内的最后一个元素,就是结果41。

实现代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define Maxsize 10
typedef double Ele;

struct stack
{
	Ele* top;
	Ele* bottom;
	int stacksize;
};

typedef struct stack* Stack;

void init(Stack s){			//初始化栈
	Ele *p;
	p = (Ele*)malloc(Maxsize * sizeof(Ele));
	if (p == NULL){
		printf("error");
		exit(1);
	}
	s->top = s->bottom = p;
	s->stacksize = Maxsize;
}

void PUSH(Stack s, Ele data){		//入栈
	int length;
	length = s->top - s->bottom;
	if (length >= s->stacksize){
		s->bottom = (Ele*)realloc(s->bottom,(s->stacksize + Maxsize) * sizeof(Ele));
		if (s->bottom == NULL){
			printf("内存分配失败\n");
			exit(1);
		}
		s->stacksize = s->stacksize + Maxsize;//更新stacksize的值
		s->top = s->bottom + length; //更新top的值
	}
	*(s->top) = data;
	s->top++;
}
Ele POP(Stack s){					//出栈
	Ele num;
	if (s->top == s->bottom){
		printf("栈内没有元素了!\n");
		exit(1);
	}
	s->top--;
	num = *(s->top);
	return num;
}

int main(){
	struct stack s;			//定义栈
	char c = 0,str[10];		//c用于从键盘获取字符,str用于存储每一轮输入的数字,之后会转化成double类型
	Ele a1, a2, num;		//a1,a2用于栈的运算
	int i = 0;				//temp量


	init(&s);				//初始化栈
	printf("请输入一个算式:");		

	scanf("%c", &c);		//输入一个字符
	while (c != '#')
	{
		while ((c <= '9' && c >= '0') || c == '.'){	//该部分用于获取一个double类型的数字
			str[i++] = c;
			str[i] = '\0';
			if (i >= 10){
				printf("输入数据过大");
				exit(1);
			}
			scanf("%c", &c);
			if (!(c <= '9' && c >= '0') && !(c == '.')){
				a1 = atof(str);						//该函数用于将字符串转化位double
				PUSH(&s, a1);
				i = 0;
				break;
			}
		}
		switch (c)								//判断是否属于加减乘除
		{
		case '+': 
			a1 = POP(&s);
			a2 = POP(&s); 
			PUSH(&s, a2 + a1);
			break;
		case '-': 
			a1 = POP(&s);
			a2 = POP(&s); 
			PUSH(&s, a2 - a1);
			break;
		case '*': 
			a1 = POP(&s);
			a2 = POP(&s); 
			PUSH(&s, a2 * a1);
			break;
		case '/': 
			a1 = POP(&s);
			a2 = POP(&s); 
			PUSH(&s, a2 / a1);
			break;
		case ' ':
			break;
		case '#':
			break;
		default:
			printf("输入符号错误!\n");
			break;
		}
		scanf("%c", &c);
	}
	num = POP(&s);
	printf("%.3f\n", num);

	return 0;
}

GITHUB下载连接

https://github.com/bubbliiiing/Data-Structure-and-Algorithm

希望得到朋友们的喜欢。
有问题的朋友可以提问噢。

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