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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