2.定义两个堆栈:数据栈和操作栈。 3.完成一个表达式求值算法(输入一个复杂表达式,利用数据栈和操作栈进行表达式求值)
时间: 2023-11-07 17:09:22 浏览: 103
2. 数据栈和操作栈是在计算机程序中用于计算表达式的两种栈结构。
数据栈用于存储数字或变量,在进行表达式计算时,数字或变量按照输入的顺序入栈。操作栈用于存储运算符,按照一定的优先级进行入栈和出栈操作,以确保表达式的正确计算顺序。
3. 表达式求值算法的基本思路如下:
1. 创建数据栈和操作栈;
2. 从左到右扫描表达式中的每个字符;
3. 如果字符是数字或变量,则将其入数据栈;
4. 如果字符是运算符,则比较其与操作栈栈顶运算符的优先级:
a. 如果该运算符优先级高于栈顶运算符,将其入栈;
b. 否则,将操作栈栈顶运算符弹出,并从数据栈中弹出两个数进行运算,运算结果入数据栈,直到新运算符的优先级高于栈顶运算符;
5. 如果字符是括号,则:
a. 如果是左括号,直接入操作栈;
b. 如果是右括号,依次弹出操作栈栈顶运算符,从数据栈中弹出两个数进行运算,运算结果入数据栈,直到遇到左括号,左括号弹出;
6. 扫描完整个表达式后,数据栈中就是表达式的结果。
下面是一个 Python 实现的表达式求值算法:
```python
def calculate(expr):
priority = {'+': 1, '-': 1, '*': 2, '/': 2}
data_stack = []
op_stack = []
i = 0
while i < len(expr):
c = expr[i]
if c.isdigit():
j = i + 1
while j < len(expr) and expr[j].isdigit():
j += 1
data_stack.append(int(expr[i:j]))
i = j - 1
elif c.isalpha():
data_stack.append(c)
elif c in priority:
while op_stack and priority[c] <= priority[op_stack[-1]]:
op = op_stack.pop()
b = data_stack.pop()
a = data_stack.pop()
data_stack.append(eval(f'{a} {op} {b}'))
op_stack.append(c)
elif c == '(':
op_stack.append(c)
elif c == ')':
while op_stack[-1] != '(':
op = op_stack.pop()
b = data_stack.pop()
a = data_stack.pop()
data_stack.append(eval(f'{a} {op} {b}'))
op_stack.pop()
i += 1
while op_stack:
op = op_stack.pop()
b = data_stack.pop()
a = data_stack.pop()
data_stack.append(eval(f'{a} {op} {b}'))
return data_stack[0]
```
该算法使用了字典来存储运算符优先级,使用两个列表分别作为数据栈和操作栈,并使用循环来逐个处理表达式中的字符。在处理运算符时,需要比较其与操作栈栈顶运算符的优先级,并在必要时弹出栈顶元素进行运算,然后再将新的运算符入栈。在处理括号时,需要额外注意左右括号的区分和匹配。最终,数据栈中的唯一元素就是表达式的结果。
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