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前缀表达式与后缀表达式(前缀表达式后缀表达式中缀表达式计算)

myzbx 2025-06-18 23:02 3 浏览

昨天晚上和儿子一起学习了前缀表达式和后缀表达式。

这应该是字符串算式如何被计算机识别并计算的2种方法。

本来是想先给他讲一个逆波兰式(后缀表达式),以后再讲前缀表达式。没想到他还挺聪明,很快就把2个都掌握了!

今天上学的路上,我又在他耳边重复了一下这两种表达式的转换思路。

小结:

  1. 现在互联网的信息污染确实有点重,这种学术性的东西,我在查资料过程中发现,竟然存在大量的错误文章,而且占比超过50%,真是可怕。
  2. 小孩的脑袋真是灵光,学东西真的很快。(应该抓紧利用)我现在感觉就是学的慢,忘的快!
  3. 15岁前的小孩教育,不要寄希望于他能主动学习或复习,有时候就是需要不功利的重复而不求结果(5~9岁过程中学习计算机,尤其需要这种操作);功夫到了,结果自来。

附:

后缀表达式

后缀表达式,又叫做 逆波兰表达式。是波兰逻辑学家J卢卡西维兹(J Lukasiewicz)于1929年首先提出的一种表达式的表示方法 。后来人们就把用这种表示法写出的表达式称作“逆波兰表达式”。逆波兰表达式把运算量写在前面,把算符写在后面。

后缀表达式的转换方法

首先需要分配2个栈,一个作为临时存储运算符的栈S1,一个作为输入逆波兰式的栈S2,从中缀式的左端开始取字符,逐序进行如下步骤:

  1. 若取出的字符是操作数,则该操作数直接送入S2栈
  2. 高优先级进栈:若取出的字符是运算符,则将该运算符与S1栈栈顶元素比较,如果该运算符优先级(不包括括号运算符)大于S1栈栈顶运算符优先级,则将该运算符进S1栈,否则,将S1栈的栈顶运算符弹出,送入S2栈中,直至S1栈栈顶运算符低于(不包括等于)该运算符优先级,最后将该运算符送入S1栈。
  3. 若取出的字符是“(”,则直接送入S1栈顶。
  4. 若取出的字符是“)”,则将距离S1栈栈顶最近的“(”之间的运算符,逐个出栈,依次送入S2栈,此时抛弃“(”和“)”。
  5. 重复上面的1~4步,直至处理完所有的输入字符。
  6. 逐个弹出操作符栈里的剩余操作符,放入S2栈。

完成以上步骤,S2栈便为逆波兰式输出结果。

总结:

高进栈,低输出,字符直接走,括号配对消。

Example 1: 1 + 2*3 -》 1 2 3*+

Example: 9+(3-1)x3+10÷2 -》 9 3 1 - 3 x + 10 2 ÷ +

  1. 9入输出,+(依次进栈)
  2. 3入输出;- 号优先级不与(比优先级,直接压栈进入S1;
  3. 1输出后遇到),从S1弹出操作符进入输出,直到(;x高优先级,压入S1;
  4. 3直接输出后是+,小于S1中的x,x进入输出;此时+等于S1中的+,S1中的+弹出,进入输出栈,栈空,当前+压入S1;
  5. 10直接输出S2;÷优先级高,压入S1;2直接输出;等式遍历结束,S1栈逐个弹出,放入输出栈。

结果就是: 9 3 1 - 3 x + 10 2 ÷ +

逆波兰表达式求值

步骤: 判断扫描到的字符串:1.数字直接入栈;2.若是运算符,出栈两个数字并计算,计算结果放回栈中。

Example (3+4)×5-6 对应的后缀表达式就是 3 4 + 5 × 6 - ,则步骤如下:

1.从左至右扫描,将 3 和 4 压入堆栈;

2.遇到+运算符,因此弹出 4 和 3(4 为栈顶元素,3 为次顶元素),计算出 3+4 的值,得 7,再将 7 入栈;

3.将 5 入栈;

4.接下来是×运算符,因此弹出 5 和 7,计算出 7×5=35,将 35 入栈;

5.将 6 入栈; 6.最后是-运算符,计算出 35-6 的值,即 29,由此得出最终结果。

前缀表达式

中缀表达式转为前缀表达式

转换步骤如下:

(1)初始化两个栈:运算符栈 s1,储存中间结果的栈 s2

(2)从右至左扫描中缀表达式

(3)遇到操作数时,将其压入 s2

(4)遇到运算符时,比较其与 s1 栈顶运算符的优先级

a:如果 s1 为空,或栈顶运算符为右括号 “ ) ”,则直接将此运算符入栈

b:否则,若优先级比栈顶运算符的较高或相等(此处不同于后缀逻辑),也将运算符压入 s1

c:否则,将 s1 栈顶的运算符弹出并压入到 s2 中,再次转到 ( 4 - 1 ) 与 s1 中新的栈顶运算符相比

(5)遇到括号时

a:如果是右括号“)”,则直接压入 s1

b:如果是左括号“(”,则依次弹出 s1 栈顶的运算符,并压入 s2 ,直到遇到右括号为止,此时将这一对括号丢弃

(6)重复步骤(2)至(5),直到表达式的最左边

(7)将 s1 中剩余的运算符依次弹出并压入 s2

(8)依次弹出 s2 中的元素并输出,结果即为中缀表达式对应的前缀表达式。

例如:中缀表达式 1 + (( 2 + 3 ) × 4) - 5 转为前缀表达式具体过程,

输出栈信息为: 5 4 3 2 + x 1 + - , 出栈后的前缀表达式为: - + 1 x + 2 3 4 5

前缀表达式运算

对前缀表达式进行从右至左依次扫描(后缀表达式从左向右,其他逻辑相同):

当遇到数字时,将数字压入堆栈遇到运算符时,弹出栈顶的两个数,用运算符对它们做相应的计算(栈顶元素 op 次顶元素),并将结果入栈 重复上述过程直到表达式最左端,最后运算得出的值即为表达式的结果。

例如前缀表达式 : - × + 2 3 4 5

从右至左扫描,将5、4、3、2压入堆栈遇到 + 运算符,因此弹出 2 和 3( 2 为栈顶元素,3 为次顶元素,注意与后缀表达式做比较),计算出 2 + 3 的值,得 5,再将 5 入栈;接下来是 × 运算符,因此弹出 5 和 4 ,计算出 5 × 4 = 20,将 20 入栈最后是 - 运算符,计算出 20 - 5 的值,即 15,由此得出最终计算结果


下个课题是:最小生成树

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