设计一个程序,演示用算符优先法对算术表达式求值的过程。利用算符优先关系,实现对算术四则混合运算表达式的求值。
时间: 2024-05-04 09:16:35 浏览: 9
好的,让我来为您解答。
首先,算符优先法是一种能够解决算术表达式求值的算法,它利用运算符之间的优先关系来减少计算的复杂度。使用算符优先法求解算术表达式,需要使用两个栈来保存操作数和操作符,并按照优先关系确定运算的先后顺序。具体实现过程如下:
1. 初始化空的操作数栈和操作符栈。
2. 从左到右扫描表达式中的每个字符,如果它是数字,将数字转换为相应的操作数入栈;如果是运算符,则判断当前运算符与操作符栈顶元素的优先级关系,如果当前运算符的优先级大于操作符栈顶元素,则将当前运算符入栈;否则,从操作数栈中取出两个操作数,从操作符栈中取出一个操作符,进行相应的运算,将运算结果入操作数栈,然后将当前运算符入操作符栈。
3. 当表达式扫描完毕后,如果操作符栈不为空,则从操作数栈中取出两个操作数,从操作符栈中取出一个操作符,进行相应的运算,将运算结果入操作数栈,重复此过程直到操作符栈为空。
4. 最后,操作数栈中仅剩下一个元素,即为表达式的值。
下面是一个示例程序,它演示了如何使用算符优先法对算术表达式求值:
```
#include <iostream>
#include <stack>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
int priority(char op) { // 定义运算符优先级
map<char, int> pr = {{'+', 1}, {'-', 1}, {'*', 2}, {'/', 2}};
if (pr.find(op) != pr.end()) {
return pr[op];
} else {
return 0;
}
}
double calculate(double num1, double num2, char op) { // 定义运算函数
double result = 0;
switch (op) {
case '+': result = num1 + num2; break;
case '-': result = num1 - num2; break;
case '*': result = num1 * num2; break;
case '/': result = num1 / num2; break;
default: break;
}
return result;
}
double evaluate(string expr) { // 定义求值函数
stack<double> nums;
stack<char> ops;
int len = expr.length();
for (int i = 0; i < len; i++) {
char ch = expr[i];
if (isdigit(ch)) { // 如果是数字,将其转换为操作数入栈
int j = i, num = 0;
while (j < len && isdigit(expr[j])) {
num = num * 10 + expr[j] - '0';
j++;
}
i = j - 1;
nums.push(num);
} else if (ch == '(') { // 如果是左括号,入操作符栈
ops.push(ch);
} else if (ch == ')') { // 如果是右括号,从操作数栈中取出两个操作数和一个操作符进行运算
while (!ops.empty() && ops.top() != '(') {
double num2 = nums.top(); nums.pop();
double num1 = nums.top(); nums.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
nums.push(calculate(num1, num2, op));
}
if (!ops.empty()) ops.pop(); // 弹出左括号
} else if (priority(ch) > 0) { // 如果是运算符,判断优先级并入操作符栈
while (!ops.empty() && priority(ch) <= priority(ops.top())) {
double num2 = nums.top(); nums.pop();
double num1 = nums.top(); nums.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
nums.push(calculate(num1, num2, op));
}
ops.push(ch);
}
}
while (!ops.empty()) { // 处理剩余的操作符
double num2 = nums.top(); nums.pop();
double num1 = nums.top(); nums.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
nums.push(calculate(num1, num2, op));
}
return nums.top();
}
int main() { // 测试程序
string expr = "3+2*4-1/2";
cout << "Expression: " << expr << endl;
cout << "Value: " << evaluate(expr) << endl;
return 0;
}
```
以上代码中,我们使用了两个栈来保存操作数和操作符。向前扫描表达式中的每个字符,如果它是数字,将数字转换为相应的操作数入栈;如果是运算符,则判断当前运算符与操作符栈顶元素的优先级关系,如果当前运算符的优先级大于操作符栈顶元素,则将当前运算符入栈;否则,从操作数栈中取出两个操作数,从操作符栈中取出一个操作符,进行相应的运算,将运算结果入操作数栈,然后将当前运算符入操作符栈。最终,操作数栈中仅剩下一个元素,即为表达式的值。
上述程序输出的结果为:
```
Expression: 3+2*4-1/2
Value: 10.5
```
因此,我们使用算符优先法成功地求解了算术表达式的值。