实现简单算术表示式到抽象语法树的转换。具体要求如下:(1)用户任意输入一个正确的算术表示式,程序将其转换成抽象语法树输出;(2)输入以#结束的中缀表达式(包括+-*/()数字),例如:x=a+b*c;(3)结果需以GUI界面展示。
时间: 2023-12-14 12:39:59 浏览: 162
抽象语法树
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好的,这个任务我们可以分为以下几个步骤来完成:
1. 设计算法将中缀表达式转化为后缀表达式。
2. 通过后缀表达式构造表达式树。
3. 设计GUI界面,并将表达式树展示在GUI界面上。
首先,我们先来实现第一步,将中缀表达式转化为后缀表达式。这里我们可以用一个栈来辅助实现,具体实现如下:
```python
def infix_to_postfix(infix_expr):
# 定义运算符优先级
prec = {'*': 3, '/': 3, '+': 2, '-': 2, '(': 1}
# 定义一个栈来存储运算符
op_stack = []
# 定义一个列表来存储后缀表达式
postfix_list = []
# 将中缀表达式按照空格分隔为单词列表
token_list = infix_expr.split()
for token in token_list:
if token.isdigit():
# 如果是数字,直接添加到后缀表达式列表中
postfix_list.append(token)
elif token == '(':
# 如果是左括号,则将其压入栈中
op_stack.append(token)
elif token == ')':
# 如果是右括号,则将栈顶的运算符弹出并加到后缀表达式列表中,直到遇到左括号
top_token = op_stack.pop()
while top_token != '(':
postfix_list.append(top_token)
top_token = op_stack.pop()
else:
# 如果是运算符,则将其与栈顶运算符进行比较,如果栈顶运算符优先级高,则将其弹出并加到后缀表达式列表中
while op_stack and prec[op_stack[-1]] >= prec[token]:
postfix_list.append(op_stack.pop())
op_stack.append(token)
# 将栈中所有运算符弹出并加到后缀表达式列表中
while op_stack:
postfix_list.append(op_stack.pop())
# 将后缀表达式列表转化为字符串并返回
return " ".join(postfix_list)
```
接下来,我们就可以通过后缀表达式构造表达式树了。具体实现如下:
```python
class TreeNode:
def __init__(self, val):
self.val = val
self.left = None
self.right = None
def postfix_to_expr_tree(postfix_expr):
# 定义一个栈来存储节点
stack = []
# 将后缀表达式按照空格分隔为单词列表
token_list = postfix_expr.split()
for token in token_list:
if token.isdigit():
# 如果是数字,则创建一个叶子节点
node = TreeNode(token)
# 将节点压入栈中
stack.append(node)
else:
# 如果是运算符,则创建一个新的节点,并将栈顶的两个节点作为其左右子节点
right_node = stack.pop()
left_node = stack.pop()
node = TreeNode(token)
node.left = left_node
node.right = right_node
# 将新的节点压入栈中
stack.append(node)
# 返回栈中最后一个节点,即为根节点
return stack.pop()
```
最后,我们需要设计GUI界面,并将表达式树展示在GUI界面上。这里我们可以使用Python的Tkinter库来实现,具体实现如下:
```python
import tkinter as tk
class TreeView(tk.Frame):
def __init__(self, parent=None, tree=None):
tk.Frame.__init__(self, parent)
self.tree = tree
self.canvas = tk.Canvas(self)
self.scrollbar = tk.Scrollbar(self, orient='vertical', command=self.canvas.yview)
self.canvas.config(yscrollcommand=self.scrollbar.set)
self.scrollbar.pack(side='right', fill='y')
self.canvas.pack(side='left', fill='both', expand=True)
self.node_width = 120
self.node_height = 60
self.level_height = 120
self.draw_tree(self.tree)
def draw_tree(self, tree):
self.canvas.delete('all')
if not tree:
return
self.draw_node(tree, 0, 0)
self.canvas.config(scrollregion=self.canvas.bbox('all'))
def draw_node(self, node, level, count):
x = count * self.node_width + self.node_width / 2
y = level * self.level_height + self.node_height / 2
self.canvas.create_oval(x - self.node_width / 2, y - self.node_height / 2, x + self.node_width / 2,
y + self.node_height / 2, fill='white')
self.canvas.create_text(x, y, text=node.val)
if node.left:
self.draw_node(node.left, level + 1, count * 2)
self.canvas.create_line(x, y + self.node_height / 2, x - self.node_width / 2,
(level + 1) * self.level_height + self.node_height / 2)
if node.right:
self.draw_node(node.right, level + 1, count * 2 + 1)
self.canvas.create_line(x, y + self.node_height / 2, x + self.node_width / 2,
(level + 1) * self.level_height + self.node_height / 2)
class Application(tk.Frame):
def __init__(self, master=None):
tk.Frame.__init__(self, master)
self.pack()
self.create_widgets()
def create_widgets(self):
self.input_label = tk.Label(self, text='请输入算术表达式:')
self.input_label.pack()
self.input_entry = tk.Entry(self)
self.input_entry.pack()
self.convert_button = tk.Button(self, text='转换', command=self.convert)
self.convert_button.pack()
self.tree_view = TreeView(self)
self.tree_view.pack(fill='both', expand=True)
def convert(self):
infix_expr = self.input_entry.get()
postfix_expr = infix_to_postfix(infix_expr)
tree = postfix_to_expr_tree(postfix_expr)
self.tree_view.draw_tree(tree)
if __name__ == '__main__':
app = Application()
app.mainloop()
```
将上述代码保存为一个Python文件,运行后会弹出一个GUI界面,用户可以在输入框中输入算术表达式,点击“转换”按钮后,程序将其转化为表达式树,并展示在GUI界面上。
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