用C语言栈实现将中值表达式转化为后缀表达式,并完成后缀表达式的求值计算

时间: 2023-12-20 20:26:23 浏览: 96
这是一个比较复杂的问题,需要涉及到栈的操作、中缀表达式的转换、后缀表达式的计算等多个方面。以下是一个可能的实现方法: 1. 定义一个栈结构体,包含一个数组和一个栈顶指针: ```c #define STACK_SIZE 100 struct Stack { int data[STACK_SIZE]; int top; }; ``` 2. 实现栈的初始化、入栈、出栈、取栈顶元素等基本操作: ```c void init_stack(struct Stack *s) { s->top = -1; } void push(struct Stack *s, int x) { if (s->top == STACK_SIZE - 1) { printf("Error: stack overflow\n"); exit(1); } s->top++; s->data[s->top] = x; } int pop(struct Stack *s) { if (s->top == -1) { printf("Error: stack underflow\n"); exit(1); } int x = s->data[s->top]; s->top--; return x; } int top(struct Stack *s) { if (s->top == -1) { printf("Error: stack underflow\n"); exit(1); } return s->data[s->top]; } int is_empty(struct Stack *s) { return s->top == -1; } ``` 3. 实现中缀表达式转后缀表达式的算法:遍历中缀表达式的每个元素,如果是操作数直接输出,如果是运算符,则将其压入栈中,如果遇到右括号,则将栈中的元素弹出并输出,直到遇到左括号。注意运算符的优先级和结合性,需要根据具体情况进行处理。 ```c void infix_to_postfix(char *infix, char *postfix) { struct Stack s; init_stack(&s); int i, j; for (i = 0, j = 0; infix[i] != '\0'; i++) { if (isdigit(infix[i])) { postfix[j++] = infix[i]; } else if (infix[i] == '(') { push(&s, infix[i]); } else if (infix[i] == ')') { while (!is_empty(&s) && top(&s) != '(') { postfix[j++] = pop(&s); } if (is_empty(&s) || top(&s) != '(') { printf("Error: mismatched parentheses\n"); exit(1); } pop(&s); // 弹出左括号 } else if (infix[i] == '+' || infix[i] == '-') { while (!is_empty(&s) && top(&s) != '(') { postfix[j++] = pop(&s); } push(&s, infix[i]); } else if (infix[i] == '*' || infix[i] == '/') { while (!is_empty(&s) && (top(&s) == '*' || top(&s) == '/')) { postfix[j++] = pop(&s); } push(&s, infix[i]); } else { printf("Error: invalid character\n"); exit(1); } } while (!is_empty(&s)) { if (top(&s) == '(') { printf("Error: mismatched parentheses\n"); exit(1); } postfix[j++] = pop(&s); } postfix[j] = '\0'; } ``` 4. 实现后缀表达式的计算算法:遍历后缀表达式的每个元素,如果是操作数,则将其压入栈中,如果是运算符,则弹出栈顶的两个元素进行运算,并将结果压入栈中。最终栈顶的元素即为表达式的值。 ```c int eval_postfix(char *postfix) { struct Stack s; init_stack(&s); int i; for (i = 0; postfix[i] != '\0'; i++) { if (isdigit(postfix[i])) { push(&s, postfix[i] - '0'); } else if (postfix[i] == '+') { int op1 = pop(&s); int op2 = pop(&s); push(&s, op2 + op1); } else if (postfix[i] == '-') { int op1 = pop(&s); int op2 = pop(&s); push(&s, op2 - op1); } else if (postfix[i] == '*') { int op1 = pop(&s); int op2 = pop(&s); push(&s, op2 * op1); } else if (postfix[i] == '/') { int op1 = pop(&s); int op2 = pop(&s); push(&s, op2 / op1); } else { printf("Error: invalid character\n"); exit(1); } } if (is_empty(&s)) { printf("Error: empty stack\n"); exit(1); } int result = pop(&s); if (!is_empty(&s)) { printf("Error: leftover elements in stack\n"); exit(1); } return result; } ``` 5. 最终的主函数可以读入一个中缀表达式,先将其转换为后缀表达式,再计算后缀表达式的值,并输出结果: ```c int main() { char infix[100], postfix[100]; printf("Enter an infix expression: "); scanf("%s", infix); infix_to_postfix(infix, postfix); printf("Postfix expression: %s\n", postfix); int result = eval_postfix(postfix); printf("Result: %d\n", result); return 0; } ``` 需要注意的一些问题: - 在转换过程中需要对各种错误情况进行处理,如括号不匹配、栈溢出/下溢、运算符错误等等。 - 在计算过程中需要检查最终栈中的元素个数,如果不为1则表达式有误。 - 如果要支持浮点数运算,需要将栈中的元素类型改为double,并修改相应的操作。
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