构造一棵表达式树

算法分析:


    该算法将后缀表达式转变成表达式树。由于我们已经有了将中缀表达式
转变成后缀表达式的算法,因此可以从这两种输入表达式生成表达式树。所
描述的方法类似于后缀表达式求值的算法。我们一次一个符号的读入表达式
。如果符号是操作数,那么就建立一个单结点树并将它推入栈中。如果符号
是操作符,他的左、右儿子分别是T1和T2。然后将指向这棵树的指针压入栈
中。

    例如输入123*+,将会得到相应的表达式+1*23、1+2*3、12*3+。


 个人小结及心得:
     在本程序的编写过程中,遇到的最大问题当然表达式树的
创建。对于TreeNode这个结构体,以及new的使用给我带来了许
多大的麻烦。TreeNode p1,TreeNode* p1,TreeNode* &p1有时让
我觉得手足无措,好在经过好多次的debug之后,程序才勉强可
以运行,同时对上述三个类型有了更好的理解。
    另外,本程序的局限在于在表达式的读入过程中,读入的
表达式必须为后缀表达式,以及相应的字符必须为数字,如果
不能满足这两个条件则程序不能运行。其次,本程序利用递归
的思想遍历该树,也对程序的运行速度不能保证。另外,由于
本人水平有限,在遍历树的过程中不会生成树的样子,暂且就
先这样,不过在之后的学习中,我相信其一定难不倒我。


代码实现:


#include <iostream>
#include<stack>
#include<string>
using namespace std;


struct TreeNode
{
    string element;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode(TreeNode* m=NULL,TreeNode* n=NULL):left(m),right(n){}
};


void construct_tree(const string& str,stack<TreeNode*>&ST)
       {
    char CH;
    for(int i=0;(CH=str[i])!='\0';++i)
    {
         if(CH>='0'&&CH<='9')//此时的读入仅限于数字
        {
            TreeNode* p1=new TreeNode;
            (*p1).element=CH;
            ST.push(p1);
        }
        else
        {
            struct TreeNode* p=new TreeNode;
            (*p).element=CH;
            struct TreeNode* p2=ST.top();
            ST.pop();
            struct TreeNode* p3=ST.top();
            ST.pop();
            (*p).left=p3;
            (*p).right=p2;
            ST.push(p);
        }
   }
}


void PreOrder(TreeNode* &T)//先序遍历
{


    if(T!=NULL)
    {
        cout<<T->element;   //只会这样输出 如何输出成树状 还有待研究
        PreOrder(T->left);
        PreOrder(T->right);
    }
    else
        cout<<"";
}


void InOrder(TreeNode* &T)//中序遍历
{
    if(T!=NULL)
    {   InOrder(T->left);
        cout<<T->element;   //只会这样输出 如何输出成树状 还有待研究
        InOrder(T->right);
    }
    else
        cout<<"";
}
 void PostOrder(TreeNode* &T)//后序遍历
{
    if(T!=NULL)
    {
        InOrder(T->left);
        InOrder(T->right);
        cout<<T->element;   //只会这样输出 如何输出成树状 还有待研究
    }
    else
        cout<<"";
}


int main()
{
    stack<TreeNode*>tree_stack;
    cout<<"Please input the postfix equation(比如123*+,不可读入字母)"<<endl;
    cout<<"**********"<<endl;
    string postfix_equation;
    getline(cin,postfix_equation);
    construct_tree(postfix_equation,tree_stack);
    PreOrder(tree_stack.top());
    cout<<"\n**********"<<endl;
    InOrder(tree_stack.top());
    cout<<"\n**********"<<endl;
    PostOrder(tree_stack.top());
    return 0;
}

<think>嗯,用户现在问的是如何用后缀表达式构造表达式。首先,我需要回顾一下后缀表达式表达式的基本概念。后缀表达式,也就是逆波兰表示法,它的操作符在操作数之后,比如“3 4 + 5 *”对应的中缀表达式是“(3+4)*5”。表达式则是一种二叉结构,其中叶子节点是操作数,非叶子节点是操作符。 用户可能已经了解后缀表达式表达式的基本概念,但需要知道如何将两者结合起来构造结构。可能的疑问点包括构造的步骤、具体的算法实现,以及如何处理运算符的优先级和结合性。不过因为后缀表达式本身已经考虑了运算顺序,所以在构造时可能不需要显式处理优先级,因为后缀表达式的顺序已经隐式包含了这些信息。 接下来,我需要考虑构造表达式的算法。通常,使用栈来处理后缀表达式是比较常见的方法。当遍历后缀表达式中的每个元素时,如果是操作数,就创建一个节点并入栈;如果是操作符,就从栈中弹出两个节点作为左右子节点,然后将这个新形成的子压入栈中。这个过程直到处理完所有元素,最后栈顶就是表达式的根节点。 不过,这里需要注意的是,弹出来的第一个节点是右子节点,第二个是左子节点,因为后缀表达式的顺序是操作数在前,操作符在后。例如,对于“a b +”,处理“+”时,先弹出b,再弹出a,然后构造一个以“+”为根,a为左,b为右的。但后缀表达式构造的时候,可能需要考虑操作符的结合顺序是否正确。比如,对于更复杂的表达式,是否会出现问题? 另外,用户可能需要具体的例子来理解这个过程,所以举一个例子会很有帮助。例如,后缀表达式“3 4 + 5 *”对应的表达式应该是根节点是“*”,左子是“+”节点,其左右子节点是3和4,右子是5。构造过程中,先处理3和4,遇到“+”时弹出4和3,形成子,然后处理5,遇到“*”时弹出5和刚才的子,形成新的根节点。 可能用户还会关心代码实现,比如用C语言或者其他语言如何实现这个算法。这时候可能需要用栈结构来保存节点指针,每次遇到操作符就创建新节点并连接左右子节点。同时,需要处理栈的操作,比如弹出两个元素,压入一个元素。 另外,需要注意错误处理,比如如果后缀表达式不合法,栈中元素不足,这时候应该如何处理。不过用户可能暂时不需要这么深入,重点在于正确的构造过程。 总结一下,回答应该包括以下部分: 1. 后缀表达式表达式的定义 2. 构造算法步骤,用栈实现 3. 具体例子说明 4. 可能的代码结构或伪代码 5. 注意事项,比如弹出顺序、栈的状态变化 用户可能的疑问点在于为何使用栈结构,以及操作符节点的左右子节点顺序是否正确。需要解释清楚栈在处理后缀表达式时的自然适配性,因为后缀表达式的计算本身也是用栈来实现的,构造的过程类似,只不过栈中保存的是节点而不是计算结果。 最后,确保回答结构清晰,逐步引导用户理解构造过程,可能通过分步骤的示例来展示栈的变化和的构建过程,这样用户更容易理解。</think>--- ### 一、基础知识铺垫 #### 1. **后缀表达式(逆波兰表示法)** - **特征**:操作符位于操作数之后 示例:中缀表达式 $(a + b) * c$ → 后缀表达式 $a\, b\, +\, c\, *$ - **优势**:无括号,运算顺序由操作符位置唯一确定 #### 2. **表达式(Expression Tree)** - **结构**:二叉形式 - 叶子节点:操作数(如数字、变量) - 内部节点:操作符(如 $+$, $-$, $*$, $/$) - **特性**:通过后序遍历可直接得到后缀表达式 --- ### 二、构造算法详解 #### **核心思想**:利用栈(Stack)存储中间节点 **步骤说明**(以后缀表达式 $3\, 4\, +\, 5\, *$ 为例): 1. **遍历表达式**:从左到右扫描每个符号 2. **操作数处理**:创建叶子节点并入栈 3. **操作符处理**:弹出栈顶两个节点,构造后入栈 --- ### 三、分步演示范例 **目标表达式**:$3\, 4\, +\, 5\, *$ → 对应中缀 $(3 + 4) * 5$ | 当前符号 | 栈状态(图示) | 操作说明 | |----------|------------------------|------------------------------| | `3` | [3] | 创建节点并入栈 | | `4` | [3, 4] | 创建节点并入栈 | | `+` | [ (3 + 4) ] | 弹出4和3,构建子并入栈 | | `5` | [ (3 + 4), 5 ] | 创建节点并入栈 | | `*` | [ ( (3 + 4) * 5 ) ] | 弹出5和子,构建新根节点 | --- ### 四、关键代码实现(C语言伪代码) ```c typedef struct Node { char data; // 操作符或操作数 struct Node* left; struct Node* right; } Node; Node* BuildExpressionTree(char postfix[]) { Stack stack = CreateStack(); for (每个token in postfix) { Node* newNode = CreateNode(token); if (IsOperand(token)) { // 操作数直接入栈 Push(stack, newNode); } else { // 操作符弹出两个操作数 newNode->right = Pop(stack); // 注意顺序:先弹出的是右子 newNode->left = Pop(stack); Push(stack, newNode); } } return Pop(stack); // 最终栈顶即根节点 } ``` --- ### 五、构造过程示意图 **最终表达式**: ``` * / \ + 5 / \ 3 4 ``` --- ### 六、注意事项 1. **弹出顺序**: - 第一个弹出节点 → 当前操作符的**右子** - 第二个弹出节点 → 当前操作符的**左子** - *原因*:后缀表达式隐含运算顺序(如 $a\, b\, +$ 表示 $a$ 是左操作数) 2. **边界条件**: - 空表达式:返回空 - 非法表达式(如操作符过多):栈中最终节点数 ≠ 1 3. **扩展应用**: ```c // 表达式求值(递归实现) int Evaluate(Node* root) { if (root是操作数) return 数值; int left = Evaluate(root->left); int right = Evaluate(root->right); return 计算 left OP right; } ``` --- ### 七、典型错误分析 **错误表达式**:$3\, 4\, 5\, +\, *$(正确后缀应为 $3\, 4\, +\, 5\, *$) **错误结构**: ``` * / \ 3 + / \ 4 5 ``` **结果**:$3 * (4 + 5) = 27$(原式期望值为 $(3 + 4) * 5 = 35$) **结论**:必须严格保证后缀表达式的正确性 --- 通过这种构造方式,可以:✅ 快速验证表达式正确性 ✅ 支持表达式求值优化 ✅ 为编译器前端处理提供数据结构基础。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值