中缀、前缀、后缀表达式的转换和计算

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好的!以下是关于前缀表达式、中缀表达式后缀表达式转换原理的详细介绍。 --- ### **一、三种表达式的定义** 1. **中缀表达式** 中缀表达式是我们日常使用的数学表达形式,运算符位于两个操作数之间。例如:`A + B * C` 2. **前缀表达式** 前缀表达式将运算符放在操作数之前。例如:`+ A * B C` 3. **后缀表达式** 后缀表达式将运算符放在操作数之后。例如:`A B C * +` --- ### **二、转换的基本原则** 无论是从中缀前缀还是从后缀再到其他形式,其核心思想都基于“优先级”规则以及“栈”的数据结构辅助完成解析过程: #### 1. 运算符优先级 - `* / %` > `+ -` (乘除取模比加减高) - 括号改变计算顺序 #### 2. 栈的作用 - 使用一个栈来存储临时未处理的操作数或运算符。 - 利用栈先进后出的特点解决嵌套及优先级问题。 --- ### **三、具体转换步骤** #### **(1) 中缀转后缀 (Shunting Yard Algorithm)** 算法流程如下: 1. 初始化空栈用于存放运算符,并初始化结果列表(字符串)用于存放后缀表达式; 2. 遇到数字直接加入结果列表; 3. 如果遇到左括号 "(" ,则压入栈中; 4. 如果遇到右括号 ")" ,弹出所有栈顶元素直到遇见对应的左括号"("为止,并丢弃这对括号; 5. 若当前字符为运算符,则比较它与栈顶运算符的优先级: - 当前运算符优先级高于栈顶运算符时,直接将其压入栈; - 否则不断弹出栈顶运算符并添加至结果列表,直至满足条件后再把该运算符压入栈; 6. 最终将栈内剩余的所有运算符依次弹出并放入结果列表; 示例转化过程:`A + B * C -> ABC*+` ```plaintext 输入 | 栈状态 | 输出结果 ------------------------------------- A | | A + | + | A B | + | AB * | + * | AB C | + * | ABC | + | ABC* | | ABC*+ ``` #### **(2) 中缀前缀** 基本思路是对称于上述方法: 1. 将整个中缀表达式反转; 2. 把左右括号互换位置再按照普通中缀转后缀的方式生成新的后缀序列; 3. 再次对得到的结果反向即获得最终所需的前缀表示法。 实例演示:`A+B*C => +A*BC` 先翻转变成 `(C*B)+A`, 然后按标准方式求得逆波兰式为 `CB*A+`,最后再次颠倒回来就是所期望的形式了! #### **(3) 后缀转前缀 或者 反之亦然** 此类情况需借助递归分解策略实现。通过查找每个独立单元作为整体对待进而重组为目标格式即可达成目标。 --- ### **四、总结要点** 掌握这几种常见转换技巧不仅有助于理解计算机内部如何高效地解析复杂公式,而且对于构建编译程序设计语言也有极大帮助作用。
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