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[算法学习]中缀表达式转换为后缀表达式并求值

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-3-12 23:18
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2014-11-19 00:09:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
    编写java程序时,我们可能会碰到解释数学表达式的问题,例如,输入字符串“(5+4)*10”,求出其算术结果,对于这个问题,可以通过后缀表达式来解决。 首先,让我们看看后缀表达式的算法:
    1、将中缀表达式转换为后缀表达式: (1)当读到数字直接送至输出队列中;
    (2)当读到运算符t时:
          a.将栈中所有优先级高于或等于t的运算符弹出,送到输出队列中;
      b.t进栈;
    (3)读到左括号时总是将它压入栈中;
    (4)读到右括号时,将靠近栈顶的第一个左括号上面的运算符全部依次弹出,送至输出队列后,再丢弃左括号;
    (5)中缀表达式全部读完后,若栈中仍有运算符,将其送到输出队列中。

    2、 运用后缀表达式进行计算:
    (1)建立一个栈S;
    (2)从左到右读后缀表达式,读到数字就将它转换为数值压入栈S中,读到运算符则从栈中依次弹出两个数分别到Y和X,然后以“X 运算符 Y”的形式计算机出结果,再压加栈S中;
    (3)如果后缀表达式未读完,就重复上面过程,最后输出栈顶的数值则为结束。 例:
    中缀表达式:3+(2-5)*6/3 转换为后缀表达式的过程:
      最后,后缀表达式为: 3 2 5 - 6 *3 /+ 代码:
    1. import java.util.Stack;
    2. import java.util.regex.*;
    3. public class StringToArithmetic {
    4.     private StringToArithmetic() {
    5.     }
    6.     /**
    7.      * 给出一个算术表达式,返回结果。 例如 (5+8+10)*1,返回23
    8.      *
    9.      * @param string
    10.      */
    11.     public static double stringToArithmetic(String string) {
    12.         return suffixToArithmetic(infixToSuffix(string));
    13.     }
    14.     /**
    15.      * 中缀表达式转后缀表达式
    16.      * 只处理了+,-,*,/和括号,没有处理负号及其它运算符,也没对前缀表达式验证。
    17.      * 如要处理负号,可对表达式进行预转义处理,当下面条件成立时,将负号换成单目运算符"!"
    18.      *    infix.charAt[i]=="-"&&( i==0||infix.charAt[i-1]=="(")
    19.      */
    20.     private static String infixToSuffix(String infix) {
    21.         Stack< Character> stack = new Stack< Character>();
    22.         String suffix = "";
    23.         int length = infix.length();
    24.         for (int i = 0; i < length; i++) {
    25.             Character temp;
    26.             char c = infix.charAt(i);
    27.             switch (c) {
    28.             // 忽略空格
    29.             case " ":
    30.                 break;
    31.             // 碰到"(",push到栈
    32.             case "(":
    33.                 stack.push(c);
    34.                 break;
    35.             // 碰到"+""-",将栈中所有运算符弹出,送到输出队列中
    36.             case "+":
    37.             case "-":
    38.                 while (stack.size() != 0) {
    39.                     temp = stack.pop();
    40.                     if (temp == "(") {
    41.                         stack.push("(");
    42.                         break;
    43.                     }
    44.                     suffix += " " + temp;
    45.                 }
    46.                 stack.push(c);
    47.                 suffix += " ";
    48.                 break;
    49.             // 碰到"*""/",将栈中所有乘除运算符弹出,送到输出队列中
    50.             case "*":
    51.             case "/":
    52.                 while (stack.size() != 0) {
    53.                     temp = stack.pop();
    54.                     if (temp == "(" || temp == "+" || temp == "-") {
    55.                         stack.push(temp);
    56.                         break;
    57.                     } else {
    58.                         suffix += " " + temp;
    59.                     }
    60.                 }
    61.                 stack.push(c);
    62.                 suffix += " ";
    63.                 break;
    64.             // 碰到右括号,将靠近栈顶的第一个左括号上面的运算符全部依次弹出,送至输出队列后,再丢弃左括号
    65.             case ")":
    66.                 while (stack.size() != 0) {
    67.                     temp = stack.pop();
    68.                     if (temp == "(")
    69.                         break;
    70.                     else
    71.                         suffix += " " + temp;
    72.                 }
    73.                 //suffix += " ";
    74.                 break;
    75.             default:
    76.                 suffix += c;
    77.             }
    78.         }
    79.         while (stack.size() != 0)
    80.             suffix += " " + stack.pop();
    81.         return suffix;
    82.     }
    83.     public static void main(String args[]){
    84.          System.out.println(infixToSuffix("3+(2-5)*6/3"));
    85.          System.out.println(stringToArithmetic("3+(2-5)*6/3"));
    86.     }
    87.     /**
    88.      * 通过后缀表达式求出算术结果
    89.      *
    90.      * @param String
    91.      *            postfix
    92.      * @return double
    93.      */
    94.     private static double suffixToArithmetic(String postfix) {
    95.         Pattern pattern = Pattern.compile("\d+||(\d+\.\d+)"); // 匹配数字
    96.         String strings[] = postfix.split(" ");
    97.         for (int i = 0; i < strings.length; i++)
    98.           strings[i].trim();
    99.        Stack< Double> stack = new Stack< Double>();
    100.         for (int i = 0; i < strings.length; i++) {
    101.             
    102.             if (strings[i].equals(""))
    103.                 continue;
    104.             if ((pattern.matcher(strings[i])).matches()) {
    105.                
    106.                 stack.push(Double.parseDouble(strings[i]));
    107.             } else {
    108.                
    109.                 double y = stack.pop();
    110.                 double x = stack.pop();
    111.                 stack.push(caculate(x, y, strings[i]));
    112.             }
    113.         }
    114.         return stack.pop();
    115.       
    116.       
    117.     }
    118.     private static double caculate(double x, double y, String simble) {
    119.         if (simble.trim().equals("+"))
    120.             return x + y;
    121.         if (simble.trim().equals("-"))
    122.             return x - y;
    123.         if (simble.trim().equals("*"))
    124.             return x * y;
    125.         if (simble.trim().equals("/"))
    126.             return x / y;
    127.         return 0;
    128.     }
    129. }
    复制代码

       
         
         
          
          

            
          

            
          
         
       

      


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