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表达式求值(中缀表达式)

作者: 作者的头像   huolong , 时间:2023-04-20 16:50:27 , 所有人可见, 阅读  2

参考链接: https://mp.weixin.qq.com/s/5zlLpHDkoDEh9FwBG2aj6Q

思考思路:

先看下只有 + 和 * 的。

输入长度为n的字符串,例如:1+2+345

输出表达式的值,即:63

应该用什么数据结构?

栈。

应该先计算哪一步?

实际应该先计算1+2。

“表达式求值”问题,两个核心关键点:

(1)双栈,一个操作数栈,一个运算符栈;

(2)运算符优先级,栈顶运算符,和,即将入栈的运算符的优先级比较:

如果栈顶的运算符优先级低,新运算符直接入栈

如果栈顶的运算符优先级高,先出栈计算,新运算符再入栈

仍以1+2+345举例,看是如何利用上述两个关键点实施计算的。

首先,这个例子只有+和*两个运算符,所以它的运算符表是:

这里的含义是:

(1)如果栈顶是+,即将入栈的是+,栈顶优先级高,需要先计算,再入栈;

(2)如果栈顶是+,即将入栈的是*,栈顶优先级低,直接入栈;

(3)如果栈顶是*,即将入栈的是+,栈顶优先级高,需要先计算,再入栈;

(4)如果栈顶是,即将入栈的是,栈顶优先级高,需要先计算,再入栈;

有了运算符表,一切就好办了。

一开始,初始化好输入的字符串,以及操作数栈,运算符栈。

一步步,扫描字符串,操作数一个个入栈,运算符也入栈。

下一个操作符要入栈时,需要先比较优先级。

栈内的优先级高,必须先计算,才能入栈。

计算的过程为:

(1)操作数出栈,作为num2;

(2)操作数出栈,作为num1;

(3)运算符出栈,作为op;

(4)计算出结果;

(5)结果入操作数栈;

接下来,运算符和操作数才能继续入栈。下一个操作符要入栈时,继续比较与栈顶的优先级。

栈内的优先级低,可以直接入栈。

字符串继续移动。

又要比较优先级了。

栈内的优先级高,还是先计算(3*4=12),再入栈。

不断入栈,直到字符串扫描完毕。

不断出栈,直到得到最终结果3+60=63,算法完成。

总结

“表达式求值”问题,两个核心关键点:

(1)双栈,一个操作数栈,一个运算符栈;

(2)运算符优先级,栈顶运算符,和,即将入栈的运算符的优先级比较: 如果栈顶的运算符优先级低,新运算符直接入栈

如果栈顶的运算符优先级高,先出栈计算,新运算符再入栈

这个方法的时间复杂度为O(n),整个字符串只需要扫描一遍。

运算符有+-/()~^&都没问题,如果共有n个运算符,会有一个nn的优先级表。

—— 本文来自火龙信奥(义乌睿码科技):义乌青少年信息学奥赛与编程教育平台,专注 CSP-J/S、NOIP、GESP 竞赛培训,线上线下融合教学,助力编程升学。网址:hlcoding.com

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