栈的应用 ---后缀表达式

* 后缀表达式

定义:不包含括号,运算符放在两个运算对象的后面,所有的计算按运算符出现的顺序,严格从左向右进行(不再考虑运算符的优先规则,如:(2 + 1) * 3 , 即2 1 + 3 *

举个例子:后缀表达式:9 3 1-3*+ 10 2/+

后缀表达式规则:从左到右遍历表达式的每个数字和符号,遇到是数字就进栈,遇到是符号,就将处于栈顶两个数字出栈,进行运算,运算结果进栈,一直到最终获得结果。

下面是详细的步骤:
1. 初始化一个空栈。此桟用来对要运算的数字进出使用。
2. 后缀表达式中前三个都是数字,所以9、3、1进栈。
这里写图片描述
3. 接下来是减号“-”,所以将栈中的1出栈作为减数,3出栈作为被减数,并运算3-1得到2,再将2进栈。
4. 接着数字3进栈。
这里写图片描述
5. 后面是乘法‘*’,也就意味着栈中3和2出栈,2与3相乘,得到6,并将6进栈。
6. 下面是加法‘+’,所以找中6和9出找,9与6相加,得到15,将15进栈。
这里写图片描述
7. 接着是10与2两数字进栈。
8. 接下来是除法‘/’因此,栈顶的2与10出栈,10与2相除,得到5,将5进栈。
这里写图片描述
9.最后一个是符号“+”,所以15与5出找并相加,得到20,将20进栈。
9. 结果是20出栈,栈变为空。
这里写图片描述
以上为进行中缀表达式的基础接下来我们来介绍中缀表达式

*中缀表达式

我们把平时所用的标准四则运算表达式,即“9+(3-1)*3+10/2”叫做中缀表达式。因为所有的运算符号都在两数字的中间,所以我们需要把中缀转化为后缀。

例子:中缀表达式“9+(3-1)3+10/2”转化为后缀表达式“9 3 1-3+ 10 2/+”

中缀表达式规则:从左到右遍历中缀表达式的每个数字和符号,若是数字就输出,即成为后缀表达式的一部分;若是符号,则判断其与栈顶符号的优先级,是右括号或优先级低于找顶符号(乘除优先加减)则栈顶元素依次出找并输出,并将当前符号进栈,一直到最终输出后缀表达式为止。

步骤:
1. 初始化一空栈,用来对符号进出栈使用。
2. 第一个字符是数字9,输出9,后面是符号“+”,进栈。
这里写图片描述
3. 第三个字符是“(”,依然是符号,因其只是左括号,还未配对,故进栈。
4. 第四个字符是数字3,输出,总表达式为9 3,接着是“-”进栈。
这里写图片描述
5. 接下来是数字1,输出,总表达式为9 3 1,后面是符号“)”,此时,我们需要去匹配此前的“(”,所以栈顶依次出栈,并输出,直到“(”出栈为止。此时左括号上方只有“-”,因此输出“-”,总的输出表达式为9 3 1 -
6. 接着是数字3,输出,总的表达式为9 3 1 - 3 。紧接着是符号“”,因为此时的栈顶符号为“+”号,优先级低于“”,因此不输出,进栈。
这里写图片描述
7. 之后是符号“+”,此时当前栈顶元素比这个“+”的优先级高,因此栈中元素出栈并输出(没有比“+”号更低的优先级,所以全部出栈),总输出表达式为 9 3 1 - 3 * +.然后将当前这个符号“+”进栈。也就是说,前6张图的栈底的“+”是指中缀表达式中开头的9后面那个“+”,而下图中的栈底(也是栈顶)的“+”是指“9+(3-1)*3+”中的最后一个“+”。
8. 紧接着数字10,输出,总表达式变为9 3 1-3 * + 10。
这里写图片描述

  1. 最后一个数字2,输出,总的表达式为 9 3 1-3*+ 10 2
  2. 因已经到最后,所以将栈中符号全部出栈并输出。最终输出的后缀表达式结果为 9 3 1-3*+ 10 2/+
    这里写图片描述
    以上就是为对后缀表达式的介绍是不是理解了许多
    一下为完整的中缀表达式代码:
#include<math.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MaxSize 10000
struct StackOp///存取运算符的栈
{
    char op[MaxSize];
    int top;
} stackop;
struct StackNum///存取的操作数的栈
{
    double num[MaxSize];
    int top;
} stacknum;
int GetLevel(char op)///得到运算符的优先等级
{
    if(op=='+'||op=='-') return 1;
    if(op=='*'||op=='/') return 2;
    if(op == '^') return 3;
    return 0;
}
double Add(double a,double b)///加法运算
{
    return a+b;
}
double Sub(double a,double b)///减法运算
{
    return a-b;
}
double Multi(double a,double b)///乘法运算
{
    return a*b;
}
int Div(double a,double b,double *result)///除法运算
{
    if(b==0)
        return 0;
    *result=a/b;
    return 1;
}
double Pow(double a, double b)///乘法运算
{
    return powf(a, b);
}
int Calculate(double a,double b,char op,double *result)
///用于对两个数进行运算
{
    switch(op)
    {
    case '+':
        *result=Add(a,b);
        return 1;
    case '-':
        *result=Sub(a,b);
        return 1;
    case '*':
        *result=Multi(a,b);
        return 1;
    case '/':
        return Div(a,b,result);
    case '^':
        *result = Pow(a, b);
        return 1;
    default:
        return 0;
    }
}
void GetRpn(char *str,char *rpn)///得到逆波兰表达式(后缀表达式)
{
    int len=strlen(str),cnt=0,i;
    int isnum=0;///标记是否是一个数
    stackop.top=-1;
    ///如果末尾有'='先将'='去掉
    if(str[len-1]=='=') len--;
    ///如果第一个是'-',将虚设的前置0先入操作栈
    if(str[0]=='-')
    {
        rpn[cnt++]='0';
        rpn[cnt++]='#';
    }
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        if(str[i]>='0'&&str[i]<='9'||str[i]=='.')
        {
            rpn[cnt++]=str[i];
            isnum=1;///标记前一个是否为数字
            continue;
        }
        if(isnum)
        {
            rpn[cnt++]='#';
            isnum=0;
        }
        ///如果是'(''-',先将虚设的前置0入操作栈
        if(str[i]=='('&&str[i+1]=='-')
        {
            rpn[cnt++]='0';
            rpn[cnt++]='#';
        }

        ///'('直接入运算符的栈
        if(str[i]=='(')
            stackop.op[++stackop.top]=str[i];
        ///遇到')'运算符依次出栈,直到遇到与之匹配的'('
        else if(str[i]==')')
        {
            while(stackop.op[stackop.top]!='(')
            {
                rpn[cnt++]=stackop.op[stackop.top];
                stackop.top--;
            }
            ///'('出栈
            stackop.top--;
        }
        ///运算符的栈不为空,且现有运算符的优先级<=栈顶运算符打的优先级,栈顶运算符出栈
        else if(stackop.top!=-1&&GetLevel(str[i])<=GetLevel(stackop.op[stackop.top]))
        {
            while(stackop.top!=-1&&GetLevel(str[i])<=GetLevel(stackop.op[stackop.top]))
            {
                rpn[cnt++]=stackop.op[stackop.top];
                stackop.top--;
            }
            ///将当前运算符入运算符的栈
            stackop.op[++stackop.top]=str[i];
        }
        ///如果当前运算符的优先级>栈顶运算符打的优先级,直接入运算符的栈
        else
            stackop.op[++stackop.top]=str[i];
    }
    ///最后一个如果是数,也应该做分割做标记
    if(isnum) rpn[cnt++]='#';
    ///操作数已经取完,如果运算符的栈不为空,运算符应该依次出栈
    while(stackop.top!=-1)
    {
        rpn[cnt++]=stackop.op[stackop.top];
        stackop.top--;
    }
    rpn[cnt]='\0';
}
int GetAns(char *rpn,double *result)
{
    int len=strlen(rpn),i;
    double fnum;
    int num,cnt;
    stacknum.top=-1;
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        if(rpn[i]>='0'&&rpn[i]<='9')
        {
            num=cnt=0;
            fnum=0;
            //整数部分
            while(rpn[i]!='#'&&rpn[i]!='.')
            {
                num=num*10+rpn[i]-'0';
                i++;
            }
            ///小数部分
            if(rpn[i]=='.')
            {
                i++;
                while(rpn[i]!='#')
                {
                    fnum=fnum+(rpn[i]-'0')*1.0/powl(10,++cnt);
                    i++;
                }
            }
            fnum+=num;
            stacknum.num[++stacknum.top]=fnum;
        }
        ///如果是运算符,取出两个数进行运算
        else
        {
            double a,b,c;
            b=stacknum.num[stacknum.top];
            stacknum.top--;
            a=stacknum.num[stacknum.top];
            stacknum.top--;
            if(Calculate(a,b,rpn[i],&c)==0)
            {
                ///计算失败
                printf("除数不能为零!!!\n");
                return 0;
            }
            else
                stacknum.num[++stacknum.top]=c;
        }
    }
    *result=stacknum.num[stacknum.top];
    return 1;
}
int main()
{
    char str[MaxSize],rpn[MaxSize];
    double result;
    while(gets(str)!=NULL)
    {

        GetRpn(str,rpn);
        printf("逆波兰表达式为:");
        printf("%s\n",rpn);
        if(GetAns(rpn,&result))
            printf("%.2f\n",result);
    }
    return 0;
}

以下为一道习题:
这里写图片描述

参考代码如下:
http://paste.ubuntu.com/24406923/

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