数据结构之表达式求值

 前言

运用堆栈解决表达式的求值,代码思路为:

1.定义两个栈,一个char类型的栈用于存放运算符(ysf)一个int类型的栈用于存放操作数(czs)

如一个表达式3+6*9,将“+”,“*”入ysf栈,将“3”“6”“9”入czs栈

2.运用getchar进行数据的录入,如果接收的是运算符,将其插入到运算符栈中,如果接收的是数字字符,则将其插入至操作数栈中,注意这里接收的是字符而不是数字,将字符转为数字需用x-‘0’

3.运算符间进行优先级的比较

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如上表(转自清华大学出版社数据结构与算法),运算符1的优先级与运算符2的优先级进行比较,使其返回“<”或“>”,遇到<则将运算符入栈,然后接着取下一个字符,遇到>则调取操作数进行运算,而要完成从栈顶循环运算至栈底的目的,则需在运算符栈底先插入一个“#”,然后默认插入结束后再插入一个“#”如图:

c52b2313d9f64bdeb3bd00911e99bb22.png

 

例子:ysf(运算符)栈中第一个默认为“#”,首先插入一个“+”,由表3.1可知“#”比“+”  等于“<”,所以将“+”入栈,栈顶元素现在为“+”,第二次插入“*”,“+”比“*”等于“<”,将“*”入栈,此时表达式结束

默认在结尾插入一个“#”,所以现在ysf栈中的元素由下至上为“#”,“+”,“*”,“#”四个元素,然后接着进行运算符优先级的比较,栈顶的“#”比“*”等于“>”所以取操作数进行计算,弹出“#”,现在栈顶元素为“*”,然后栈顶的“*”比“+”等于“>”,然后接着去操作数进行计算,依次类推,直到最后栈顶元素为“#”,程序结束。

第一步:运算符优先级表

int getindex(char c)//获取运算符所对应的索引
{
	int index;
	if(c=='+')
	{
		index = 0;
	}
	else if (c == '-')
	{
		index = 1;
	}
	else if (c == '*')
	{
		index = 2;
	}
	else if (c == '/')
	{
		index = 3;
	}
	else if (c == '(')
	{
		index = 4;
	}
	else if (c == ')')
	{
		index = 5;
	}
	else if (c == '#')
	{
		index = 6;
	}
	else
	{
		index = 9;
	}
	return index;
}
char reindex(int a,int b)//运算符优先级表,将索引转化为“>”,“<”
{
	char index[7][7] =
	{
		{'>','>','<','<','<','>','>'},
		{'>','>','<','<','<','>','>'},
		{'>','>','>','>','<','>','>'},
		{'>','>','>','>','<','>','>'},
		{'<','<','<','<','<','=',' '},
		{'>','>','>','>',' ','>','>'},
		{'<','<','<','<','<',' ','='}
, };
	if (a < 7 && b < 7)
	{
		return index[a][b];
	}
	else
	{
		return '0';
	}
}

返回结果是“>”或“<”

第二步:具体运算

void get()
{
	int can=1,a=1,b = 1;
	char cz;
	ysf.push('#');
	int count = 0;
	char c = getchar();
	while ((c != '#' || ysf.top() != '#')&&can)//防止为空
	{
		//if(c=='\n'){c = '#';}//取消‘#’的限制条件;
		 can = 1;
		if (c >= '0' && c <= '9')
		{
			if (count == 1)
			{
				 a = czs.top();
				czs.pop();
				czs.push(a * 10 + (c - '0'));
				count = 1;
			}
			else
			{
				czs.push(c - '0');
				count++;
			}
			c = getchar();
		}
		else
		{
			count = 0;
			switch (reindex(getindex(ysf.top()), getindex(c)))
			{
			case'<':
				ysf.push(c);
				c = getchar();
				break;
			case'=':
				ysf.pop();
				c = getchar();
				break;
			case'>':
				 cz = ysf.top();
				ysf.pop();
				 a = czs.top();
				czs.pop();
				 b = czs.top();
				czs.pop();
				czs.push(ys(a, cz, b));
				break;
			case'0':
			{
				can = 0; 
			break;
			}
			}
		}
	}
	if (can == 1)
	{
		cout << czs.top();
	}
	else if (can == 0)
	{
		cout << "格式错误";
	}
}

 总代码

#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;
stack<char> ysf;
stack<int>czs;
int getindex(char c)
{
	int index;
	if(c=='+')
	{
		index = 0;
	}
	else if (c == '-')
	{
		index = 1;
	}
	else if (c == '*')
	{
		index = 2;
	}
	else if (c == '/')
	{
		index = 3;
	}
	else if (c == '(')
	{
		index = 4;
	}
	else if (c == ')')
	{
		index = 5;
	}
	else if (c == '#')
	{
		index = 6;
	}
	else
	{
		index = 9;
	}
	return index;
}
char reindex(int a,int b)
{
	char index[7][7] =
	{
		{'>','>','<','<','<','>','>'},
		{'>','>','<','<','<','>','>'},
		{'>','>','>','>','<','>','>'},
		{'>','>','>','>','<','>','>'},
		{'<','<','<','<','<','=',' '},
		{'>','>','>','>',' ','>','>'},
		{'<','<','<','<','<',' ','='}
, };
	if (a < 7 && b < 7)
	{
		return index[a][b];
	}
	else
	{
		return '0';
	}
}
int ys(int a, char cz, int b)
{
	switch (cz)
	{
	case'+':
		return a + b;
	case'-':
		return b - a;//栈的先进后出
	case'*':
			return a * b;
	case'/':
		return b / a;//too
	default:
		break;
	}
}

void get()
{
	int can=1,a=1,b = 1;
	char cz;
	ysf.push('#');
	int count = 0;
	char c = getchar();
	while ((c != '#' || ysf.top() != '#')&&can)//防止为空
	{
		//if(c=='\n'){c = '#';}//取消‘#’的限制条件;
		 can = 1;
		if (c >= '0' && c <= '9')
		{
			if (count == 1)
			{
				 a = czs.top();
				czs.pop();
				czs.push(a * 10 + (c - '0'));
				count = 1;
			}
			else
			{
				czs.push(c - '0');
				count++;
			}
			c = getchar();
		}
		else
		{
			count = 0;
			switch (reindex(getindex(ysf.top()), getindex(c)))
			{
			case'<':
				ysf.push(c);
				c = getchar();
				break;
			case'=':
				ysf.pop();
				c = getchar();
				break;
			case'>':
				 cz = ysf.top();
				ysf.pop();
				 a = czs.top();
				czs.pop();
				 b = czs.top();
				czs.pop();
				czs.push(ys(a, cz, b));
				break;
			case'0':
			{
				can = 0; 
			break;
			}
			}
		}
	}
	if (can == 1)
	{
		cout << czs.top();
	}
	else if (can == 0)
	{
		cout << "格式错误";
	}
}
int main()
{
	get();//()记得用英文输入法;

	return 0;
}

 

 

一、问题描述 在控制台下实现一个对算术表达式求值的模拟程序。 二、基本要求 该演示程序具有如下基本功能: (1) 表达式输入,以字符序列的形式从终端输入一个语法正确的数值表达式(float型),且表达式中只含有+、-、*、/、( 、)6 种运算符,输入格式如下: <变量><运算符><变量>……<回车> 例如表达式: 100+(15/3)*2 输入格式为: 100+(15/3)*2<回车> 注意: 输入的表达式中间不含空格。 (2) 表达式结果的输出,输出形式为: <表达式> = <结果> 例如表达式: 100+(15/3)*2 输出形式为: 100+(15/3)*2 = 110 注意: 此处的输出结果为整个表达式的数值结果。 (3) 数据合法性检验 主要是针对原表达式中除数为 0 的情况。 三、界面效果 表达式求值模拟程序 功能菜单: ============== [1] 输入表达式求值 [0] 退出 ============== 请输入你的选择 (0~1):1 请输入一个表达式 : 100+(15/3)*2 计算结果如下: 100+(15/3)*2 = 110 请输入你的选择 (0~1):0 四、测试数据 (1) 8 = (2) 1+2+3+4 = (3) 88-1*5 = (4) 1024/4*8 = (5) 1024/(4*8) = (6) (20+2)*(6/2) = (7) 3-3-3 = (8) 80/(9-9) = (9) (6+2*(3+6*(6+6)) = (10) (((6+6)*6+3)*2+6)*2 = 五、实现提示 (1) 设置运算符栈和操作数栈辅助分析算符优先关系; (2) 在读入字符序列时,完成运算符和操作数的处理,以及相应运算; (3) 在识别处运算数的同时,要将其字符序列形式转化成 float 型数据形式; (4) 输入的字符序列中,操作数不一定是一位数,可能是多位数,如 16+32 ; (5) 使用 Lab3-1 实现的栈的 ADT 基本操作完成本次作业 ; (6) 在程序中会用到两类栈:操作数栈和运算符栈,分别为 float 型数据和字符型数据, 思考在同一个程序中如何处理两类不同的数据类型? (7) 算符之间的优先关系参考课本 P53 页表 3.1 。
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