输入一个表达式然后生成树,再输出值

本文介绍了一种使用二叉树数据结构实现算术表达式求值的方法。通过将输入的算术表达式转换为后缀表达式,并构建表达式树,最后利用树的遍历操作计算出表达式的值。示例代码展示了如何实现这一过程。

题目:
基于二叉树的表达式求值:输入一个算术表达式(为简单起见,表达式中的数为小于10的正整数),利用二叉树来表示该表达式,首先(1)创建表达式树,然后(2)利用二叉树的遍历操作求表达式的值。
输入样例:(2-3*4)+5# (说明:#为表达式结束符)
输出:-5

#include <iostream>
#include<bits/stdc++.h>
#include <string>
#include <stack>
using namespace std;
double len=0,sum=0,temp=0;
string s,enu="";
stack<double> s1;

struct node
{
    char val;
    node *lef,*rig;
    int ans;
};

//新建结点
node* createNode(char v)
{
    node *n = new node;
    n->val = v;
    n->lef=n->rig = NULL;
    n->ans = 0;
    return n;
}

//判断字符是否为数字
bool isNums(char c)
{
    if(c>='0'&&c<='9')
        return true;
    else
        return false;
}

//把原表达式转换成后缀表达式
string change(string s)
{
    stack<char> s1;
    string s2;
    s2="";
    for(int i=0; i<s.size()-1; i++)
    {
        if(isNums(s[i]))        //如果是数字就连入s2
            s2+=s[i];
        else if(s[i]==')')
        {
            while(!s1.empty())
            {
                if(s1.top()=='(')
                {
                    s1.pop();
                    break;
                }
                s2+=s1.top();
                s1.pop();
            }
        }
        else                    //如果是运算符或左括号就放进堆栈
            s1.push(s[i]);
    }
    while(!s1.empty())          //栈不为空就继续连接
    {
        s2+=s1.top();
        s1.pop();
    }
    return s2;

}

node * buildtree(string s)
{
    stack<node *> s2;
    node *n,*n1,*n2;
    for(int i=0; i<s.size(); i++)
    {
        if(isNums(s[i]))        //如果为数字就直接放入堆栈
        {
            n = createNode(s[i]);
            n->ans = s[i]-'0';
            s2.push(n);
        }
        else
        {
            n = createNode(s[i]);   //如果为运算符就从堆栈提两个数做左右子树的值
            n1 = s2.top();
            s2.pop();
            n2 = s2.top();
            s2.pop();
            //反着放在遍历树的时候得到的表达式就会和输入的一样
            n->lef = n2;
            n->rig = n1;
            s2.push(n);             //再把这个结点放入堆栈
        }
    }
    //循环结束后只剩一个根节点
    n = s2.top();
    s2.pop();
    return n;

}

void solve(node *n){
    if(n){      //如果树不为空则遍历
        solve(n->lef );     //从树叶开始计算
        solve(n->rig );
        char option = n->val ;  //判断字符进行运算
        if (option == '+') n->ans = n->lef->ans + n->rig->ans ;
        if (option == '-') n->ans = n->lef->ans - n->rig->ans ;
        if (option == '*') n->ans = n->lef->ans * n->rig->ans ;
        if (option == '/') n->ans = n->lef->ans / n->rig->ans ;
    }
}

int main()
{
    cin>>s;
    node *n = buildtree(change(s));
    solve(n);
    cout<<n->ans<<endl;

    return 0;
}
### 创建输出表达式树的思路 创建输出表达式树的过程可以分为两个主要部分:**树的构建**和**树的遍历输出**。以下是具体的实现思路: #### 1. 表达式树的构建 表达式树是一种特殊的二叉树,其中叶子节点表示操作数(如数字),非叶子节点表示运算符(如加减乘除)。构建表达式树通常基于先序遍历字符串完成。 - **输入格式**:先序遍历字符串以空格分隔,其中“#”表示空节点。 - **构建逻辑**: - 使用递归方法构建二叉树。 - 遇到运算符时,创建一个非叶子节点,并递归地为其左右子树分配。 - 遇到操作数时,直接创建叶子节点。 - 遇到“#”时,返回空指针表示该位置为空节点。 代码示例如下: ```cpp #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct TreeNode { string val; TreeNode* left; TreeNode* right; TreeNode(string x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {} }; TreeNode* buildTree(string& preorder, int& index) { if (index >= preorder.size() || preorder[index] == "#") { index++; // 跳过当前字符 return nullptr; } TreeNode* root = new TreeNode(preorder[index]); index++; // 移动到下一个字符 root->left = buildTree(preorder, index); root->right = buildTree(preorder, index); return root; } void createTree(TreeNode*& root, const string& input) { string preorder = ""; for (char c : input) { if (c != ' ') preorder += c; // 去掉空格 } int index = 0; root = buildTree(preorder, index); } ``` #### 2. 表达式树的输出 输出表达式树通常采用中序遍历的方式,生成中缀表达式。为了正确处理括号,需要对非叶子节点添加括号。 - **中序遍历规则**: - 如果当前节点是叶子节点,则直接输出。 - 如果当前节点是非叶子节点,则递归输出左子树、当前节点和右子树,并在左右子树外添加括号[^2]。 代码示例如下: ```cpp void inorderTraversal(TreeNode* root, bool isRoot = true) { if (!root) return; if (!isRoot && (root->left || root->right)) cout << "("; inorderTraversal(root->left, false); cout << root->val << " "; inorderTraversal(root->right, false); if (!isRoot && (root->left || root->right)) cout << ")"; } int main() { string input = "| + 13 # # * 5 # # 9 # #"; TreeNode* root = nullptr; createTree(root, input); inorderTraversal(root); return 0; } ``` #### 示例输出 对于输入 `| + 13 # # * 5 # # 9 # #`,程序将输出以下中缀表达式: ``` ((13 + (5 * 9)) | ) ``` --- ###
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