中缀表达式转换为后缀表达式&后缀表达式的计算

时间:2022-03-21 18:46:40

《数据结构与算法分析》练习题系列。
中缀转换成后缀的算法书上写的非常详细了,在做练习题时我就按照书上的思路用c写了一遍,但有个小错误没注意,所以一直报错,调了半天,终于好了。。。
废话不多说,程序是用栈的数组形式实现的,结构体是这样的:

#define Error -1

struct StackRecord;
typedef struct StackRecord *Stack;
typedef char ElementType;

struct StackRecord
{
int Capacity;
int TopOfStack;
ElementType *Array;
};

程序已修改,添加了幂操作符。
一般的操作符运算顺序是从左到右,比如对减法:a-b-c,是先算a-b,然后用结果-c,但幂运算的顺序是从右到左,比如2^3^2,结果是512而不是64(我用手机算的是512,后来拿计算器算了一下发现是64,擦汗。。。但为了区分一般的运算符,我们假设‘^’是从右到左运算的,否则就没啥意思了,我们的目的是探究输入条件变化时算法的变化不是吗,嘿嘿。。。),所以‘^’运算符在进栈时,如果栈顶符号也是‘^’,则不弹出,而是进栈。
下面是中缀转换成后缀的代码:

/*中缀表达式转换为后缀表达式*/
char(*InfixToPostfix(char *str))[100]
{
int count;
char(*output)[100];
Stack S;
S = CreatStack(100);//创建一个堆栈

count = 0;//输出符号流计数
output = calloc(100, sizeof(char));//为输出符号流创建空间
for (int i = 0; i < 100; i++)//初始化
*output[i] = '\0';
/*主程序*/
for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++)
{
if (str[i] != '+' && str[i] != '-' && str[i] != '*' && str[i] != '/' && str[i] != '(' && str[i] != ')' && str[i] != '^')
*output[count++] = str[i];
else
{
/*如果堆栈空就直接进栈*/
if (IsEmpty(S))
Push(str[i], S);
/*碰到')'符号,就把堆栈中符号连续弹出,直到遇见'('符号停止*/
else if (str[i] == ')')
{
while (Top(S) != '(')
{
*output[count++] = TopAndPop(S);//弹出栈顶符号
if (IsEmpty(S))
{
printf("Error!\n");
exit(-1);
}
}
Pop(S);
}
/*如果当前符号优先级高于栈顶符号,当前符号进栈*/
else if (Priority(str[i], Top(S)))
Push(str[i], S);
/*否则看下面*/
else
{
/*注意:符号'('优先级虽然最高,但除非遇到')',否则不会弹出!*/
if (Top(S) == '(' || (str[i] == '^' && Top(S) == '^'))
Push(str[i], S);
else
{
/*当前符号优先级不高于栈顶符号,则栈顶符号弹出,当前符号入栈*/
/*这里考虑了栈顶符号弹出后,堆栈中的下一个符号和当前符号优先级相同的情况*/
while (!IsEmpty(S) && !Priority(str[i], Top(S)) && Top(S) != '(')
*output[count++] = TopAndPop(S);
Push(str[i], S);
}
}
}
}
/*将剩余堆栈符号全部弹出*/
while (!IsEmpty(S))
*output[count++] = TopAndPop(S);

return output;
}

错误原因就在50行,我在前面的注释还给自己提醒了:符号’(‘优先级虽然最高,但除非遇到’)’,否则不会弹出,但是还是大意了,忘了&& Top(S) != '(',无奈.jpg。。

这是里面用到的一个优先级判断函数(添加了幂操作符):

int Priority(char x, char y)
{
int numx, numy;

switch (x)
{
case '(':numx = 0; break;
case '^':numx = 1; break;
case '*':
case '/':numx = 2; break;
case '+':
case '-':numx = 3; break;
}

switch (y)
{
case '(':numy = 0; break;
case '^':numy = 1; break;
case '*':
case '/':numy = 2; break;
case '+':
case '-':numy = 3; break;
}

return numx < numy ? 1 : 0;

}

main函数:

int main(void)
{
char(*ans)[100];
char str[100];
while (scanf_s("%s", str, sizeof(str)) != NULL)
{
ans = InfixToPostfix(str);
printf("ans = ");
for (int i = 0; *ans[i] != '\0'; i++)
printf("%c", *ans[i]);
printf("\n");
}

system("pause");
}

运行结果:
中缀表达式转换为后缀表达式&后缀表达式的计算

下面是计算后缀表达式的代码(没有加幂操作符):

/*计算后缀表达式*/
int CalPostfix(char *str)
{
int ans, temp;
Stack S;
S = CreatStack(100);

for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++)
{
if (str[i] != '+' && str[i] != '-' && str[i] != '*' && str[i] != '/')
Push((int)(str[i] - '0'), S);
else
switch (str[i])
{
case '+': {
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp;
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp + ans;
Push(ans, S);
}break;

case '-': {
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp;
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp - ans;
Push(ans, S);
}break;

case '*': {
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp;
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp * ans;
Push(ans, S);
}break;

case '/': {
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp;
temp = TopAndPop(S);
if (temp == Error)
return Error;
else
ans = temp / ans;
Push(ans, S);
}break;

}
}

ans = TopAndPop(S);
if (IsEmpty(S))
return ans;
else
return Error;
}

结构体形式有所变化,为了能计算具体的数,把ElementType改成了int。

struct StackRecord;
typedef struct StackRecord *Stack;
typedef int ElementType;

struct StackRecord
{
int Capacity;
int TopOfStack;
ElementType *Array;
};