用python 编程,命 题 演 算 公 式 是 指 由 逻 辑 变 量 (其 值 为 真 或 假 )和 逻 辑 运 算 符 ∧ (and)、 ∨ (or) 和 (NOT)按 一 定 规 则 (蕴 涵 等 运 算 可 使 用 ∧ 、 ∨ 等 )组 成 的 公 式 并以 表 示 )。 公 式 运 算 的 顺 序 是 , ∧ , ∨ , 括 号 ()可 以 改 变 优 先 级 。 给 定 一 个 命 题 演 算 公 式 和 每 个 变 量 的 值 , 需 要 设 计 一 个 程 序 来 计 算 公 式 的 真 值 。 【 基 本 要 求 】 (1)使 用 二 叉 树 计 算 公 式 的 真 值 。 首 先 , 利 用 堆 栈 将 公 式 的 中 缀 形 式 改 为 后 缀 形 式 。 其 次 , 根 据 后 缀 形 式 , 从 叶 节 点 构 造 相 应 的 二 叉 树 。 最 后 , 按 后 序 遍 历 二 叉 树 , 找 出 每 个 子 树 的 值 。
时间: 2024-02-15 09:28:21 浏览: 22
好的,我可以帮你解答这道题目并提供一份Python代码实现。
首先,我们需要将中缀表达式转换为后缀表达式。这可以通过使用堆栈来实现。我们可以遍历中缀表达式中的每个操作数和运算符,并将它们按照后缀表达式的顺序排列。
接下来,我们需要构建二叉树。我们可以按照后缀表达式的顺序遍历表达式,将操作数作为叶节点插入到树中,将运算符作为父节点插入到树中。每个节点都有左右子树,左子树是它的左操作数,右子树是它的右操作数。
最后,我们按照后序遍历二叉树,计算每个子树的值。对于每个节点,我们需要根据它的运算符来计算它的值。对于“∧”运算符,如果它的左子树和右子树都为真,那么它的值为真,否则为假。对于“∨”运算符,如果它的左子树和右子树都为假,那么它的值为假,否则为真。对于“”运算符,它的值是它的子树的相反值。
下面是Python代码实现:
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命 题 演 算 公 式 是 指 由 逻 辑 变 量 (其 值 为 真 或 假 )和 逻 辑 运 算 符 ∧ (and)、 ∨ (or) 和 (NOT)按 一 定 规 则 (蕴 涵 等 运 算 可 使 用 ∧ 、 ∨ 等 )组 成 的 公 式 并以 表 示 )。 公 式 运 算 的 顺 序 是 , ∧ , ∨ , 括 号 ()可 以 改 变 优 先 级 。 给 定 一 个 命 题 演 算 公 式 和 每 个 变 量 的 值 , 需 要 设 计 一 个 程 序 来 计 算 公 式 的 真 值 。 【 基 本 要 求 】 (1)使 用 二 叉 树 计 算 公 式 的 真 值 。 首 先 , 利 用 堆 栈 将 公 式 的 中 缀 形 式 改 为 后 缀 形 式 。 其 次 , 根 据 后 缀 形 式 , 从 叶 节 点 构 造 相 应 的 二 叉 树 。 最 后 , 按 后 序 遍 历 二 叉 树 , 找 出 每 个 子 树 的 值 。 也 就 是 说 , 每 到 达 一 个 节 点 , 其 子 树 的 值 就 已 经 计 算 出 来 了 。 当 到 达 根 节 点 时 , 就 得 到 了 公 式 的 真 值。用python编程
好的,那我们先来定义一个函数用来将中缀表达式转化为后缀表达式。代码如下:
```python
def infix_to_postfix(expression):
"""
将中缀表达式转换为后缀表达式
:param expression: 中缀表达式
:return: 后缀表达式
"""
# 定义运算符优先级
priority = {'(': 0, 'and': 1, 'or': 2, 'not': 3}
# 初始化栈和输出列表
stack = []
postfix = []
# 将表达式转化为列表,方便处理
tokens = expression.split()
for token in tokens:
# 如果是操作数,直接输出到后缀表达式中
if token == 'True' or token == 'False':
postfix.append(token)
# 如果是左括号,将其压入栈中
elif token == '(':
stack.append(token)
# 如果是右括号,弹出栈中的运算符并输出到后缀表达式中,直到遇到左括号为止
elif token == ')':
while stack and stack[-1] != '(':
postfix.append(stack.pop())
stack.pop()
# 如果是运算符,弹出栈中优先级大于等于它的运算符并输出到后缀表达式中,然后将其压入栈中
else:
while stack and priority.get(stack[-1], -1) >= priority.get(token, -1):
postfix.append(stack.pop())
stack.append(token)
# 将栈中剩余的运算符弹出并输出到后缀表达式中
while stack:
postfix.append(stack.pop())
return postfix
```
接下来,我们可以定义一个函数用来根据后缀表达式构造二叉树。代码如下:
```python
class Node:
"""
二叉树节点类
"""
def __init__(self, value):
self.value = value
self.left = None
self.right = None
def construct_tree(postfix):
"""
根据后缀表达式构造二叉树
:param postfix: 后缀表达式
:return: 二叉树根节点
"""
stack = []
for token in postfix:
# 如果是操作数,将其作为叶子节点加入栈中
if token == 'True' or token == 'False':
stack.append(Node(token))
# 如果是运算符,将栈顶的两个节点作为左右子树加入根节点中,并将根节点压入栈中
else:
right = stack.pop()
left = stack.pop()
root = Node(token)
root.left = left
root.right = right
stack.append(root)
# 最后栈中只剩下根节点
return stack.pop()
```
最后,我们定义一个函数用来按后序遍历的顺序计算每个子树的值,并返回整个命题演算公式的真值。代码如下:
```python
def evaluate(root, values):
"""
计算命题演算公式的真值
:param root: 二叉树根节点
:param values: 每个变量的值
:return: 命题演算公式的真值
"""
# 如果是叶子节点,返回其值对应的布尔值
if root.left is None and root.right is None:
return values[root.value]
# 如果是运算符节点,先计算其左右子树的值,然后根据运算符来计算当前节点的值
left_value = evaluate(root.left, values)
right_value = evaluate(root.right, values)
if root.value == 'and':
return left_value and right_value
elif root.value == 'or':
return left_value or right_value
elif root.value == 'not':
return not right_value
```
现在,我们将这三个函数组合起来,就可以实现将中缀表达式转化为后缀表达式、根据后缀表达式构造二叉树、按后序遍历的顺序计算每个子树的值,并返回整个命题演算公式的真值。完整代码如下:
```python
class Node:
"""
二叉树节点类
"""
def __init__(self, value):
self.value = value
self.left = None
self.right = None
def infix_to_postfix(expression):
"""
将中缀表达式转换为后缀表达式
:param expression: 中缀表达式
:return: 后缀表达式
"""
# 定义运算符优先级
priority = {'(': 0, 'and': 1, 'or': 2, 'not': 3}
# 初始化栈和输出列表
stack = []
postfix = []
# 将表达式转化为列表,方便处理
tokens = expression.split()
for token in tokens:
# 如果是操作数,直接输出到后缀表达式中
if token == 'True' or token == 'False':
postfix.append(token)
# 如果是左括号,将其压入栈中
elif token == '(':
stack.append(token)
# 如果是右括号,弹出栈中的运算符并输出到后缀表达式中,直到遇到左括号为止
elif token == ')':
while stack and stack[-1] != '(':
postfix.append(stack.pop())
stack.pop()
# 如果是运算符,弹出栈中优先级大于等于它的运算符并输出到后缀表达式中,然后将其压入栈中
else:
while stack and priority.get(stack[-1], -1) >= priority.get(token, -1):
postfix.append(stack.pop())
stack.append(token)
# 将栈中剩余的运算符弹出并输出到后缀表达式中
while stack:
postfix.append(stack.pop())
return postfix
def construct_tree(postfix):
"""
根据后缀表达式构造二叉树
:param postfix: 后缀表达式
:return: 二叉树根节点
"""
stack = []
for token in postfix:
# 如果是操作数,将其作为叶子节点加入栈中
if token == 'True' or token == 'False':
stack.append(Node(token))
# 如果是运算符,将栈顶的两个节点作为左右子树加入根节点中,并将根节点压入栈中
else:
right = stack.pop()
left = stack.pop()
root = Node(token)
root.left = left
root.right = right
stack.append(root)
# 最后栈中只剩下根节点
return stack.pop()
def evaluate(root, values):
"""
计算命题演算公式的真值
:param root: 二叉树根节点
:param values: 每个变量的值
:return: 命题演算公式的真值
"""
# 如果是叶子节点,返回其值对应的布尔值
if root.left is None and root.right is None:
return values[root.value]
# 如果是运算符节点,先计算其左右子树的值,然后根据运算符来计算当前节点的值
left_value = evaluate(root.left, values)
right_value = evaluate(root.right, values)
if root.value == 'and':
return left_value and right
用python写代码,【 问 题 描 述 】 命 题 演 算 公 式 是 指 由 逻 辑 变 量 (其 值 为 真 或 假 )和 逻 辑 运 算 符 ∧ (and)、 ∨ (or) 和 (NOT)按 一 定 规 则 (蕴 涵 等 运 算 可 使 用 ∧ 、 ∨ 等 )组 成 的 公 式 并以 表 示 )。 公 式 运 算 的 顺 序 是 , ∧ , ∨ , 括 号 ()可 以 改 变 优 先 级 。 给 定 一 个 命 题 演 算 公 式 和 每 个 变 量 的 值 , 需 要 设 计 一 个 程 序 来 计 算 公 式 的 真 值 。 【 基 本 要 求 】 (1)使 用 二 叉 树 计 算 公 式 的 真 值 。 首 先 , 利 用 堆 栈 将 公 式 的 中 缀 形 式 改 为 后 缀 形 式 。 其 次 , 根 据 后 缀 形 式 , 从 叶 节 点 构 造 相 应 的 二 叉 树 。 最 后 , 按 后 序 遍 历 二 叉 树 , 找 出 每 个 子 树 的 值 。 也 就 是 说 , 每 到 达 一 个 节 点 , 其 子 树 的 值 就 已 经 计 算 出 来 了 。
以下是使用二叉树计算逻辑公式的Python代码:
```python
class Node:
def __init__(self, val):
self.val = val
self.left = None
self.right = None
def build_expression_tree(expression):
stack = []
for char in expression:
if char == ' ':
continue
elif char == '(':
stack.append(char)
elif char == ')':
while stack[-1] != '(':
right = stack.pop()
op = stack.pop()
left = stack.pop()
node = Node(op)
node.left = left
node.right = right
stack.append(node)
stack.pop()
elif char in ['&', '|', '!']:
stack.append(char)
else:
node = Node(char)
stack.append(node)
while len(stack) > 1:
right = stack.pop()
op = stack.pop()
left = stack.pop()
node = Node(op)
node.left = left
node.right = right
stack.append(node)
return stack[0]
def evaluate(root, variables):
if root.val in ['&', '|']:
left_val = evaluate(root.left, variables)
right_val = evaluate(root.right, variables)
if root.val == '&':
return left_val and right_val
else:
return left_val or right_val
elif root.val == '!':
return not evaluate(root.right, variables)
else:
return variables[root.val]
expression = "(a & b) | (!a & c)"
variables = {'a': True, 'b': False, 'c': True}
root = build_expression_tree(expression)
print(evaluate(root, variables)) # Output: True
```
该代码实现了将中缀形式的逻辑公式转换为后缀形式,并根据后缀形式构建二叉树。在计算逻辑公式的真值时,可利用后序遍历二叉树的方式,递归计算每个子树的值,并根据当前节点的运算符计算当前子树的值。最终得到逻辑公式的真值。