C++数据结构学习:用栈做表达式求值

维迈连锁加盟0

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2016-02-19 20:22

下面图老师小编跟大家分享一个简单易学的C++数据结构学习:用栈做表达式求值教程,get新技能是需要行动的,喜欢的朋友赶紧收藏起来学习下吧!
栈的应用很广泛,原书只讲解了表达式求值,那我也就只写这些。其实,栈的最大的用途是解决回溯问题,这也包含了消解递归;而当你用栈解决回溯问题成了习惯的时候,你就很少想到用递归了,比如迷宫求解。 !-- frame contents -- !-- /frame contents -- 另外,人的习惯也是先入为主的,比如树的遍历,从学的那天开始,就是递归算法,虽然书上也教了用栈实现的方法,但应用的时候,你首先想到的还是递归;当然了,假如语言本身不支持递归(如BASIC),那栈就是唯一的选择了——似乎现在的高级语言都是支持递归的。
  
    如下是表达式类的定义和实现,表达式可以是中缀表示也可以是后缀表示,用头节点数据域里的type区分,这里有一点说明的是,由于单链表的赋值函数,我原来写的时候没有复制头节点的内容,所以,要是在两个表达式之间赋值,头节点里存的信息就丢了。你可以改写单链表的赋值函数来解决这个隐患,或者你根本不不在两个表达式之间赋值也行。
  
    #ifndef EXPression_H
  
    #define Expression_H
  
    #include "List.h"
  
    #include "Stack.h"
  
    #define INFIX 0
  
    #define POSTFIX 1
  
    #define OPND 4
  
    #define OPTR 8
  
    template class ExpNode
  
    {
  
    public:
  
    int type;
  
    union { Type opnd; char optr;};
  
    ExpNode() : type(INFIX), optr('=') {}
  
    ExpNode(Type opnd) : type(OPND), opnd(opnd) {}
  
    ExpNode(char optr) : type(OPTR), optr(optr) {}
  
    };
   更多内容请看C/C++技术专题  数据结构  数据结构教程专题,或   template class Expression : List
  
    {
  
    public:
  
    void Input()
  
    {
  
    MakeEmpty(); Get()->type =INFIX;
  
    cout < endl < "输入表达式,以=结束输入" < endl;
  
    Type opnd; char optr = ' ';
  
    while (optr != '=')
  
    {
  
    cin > opnd;
  
    if (opnd != 0)
  
    {
  
    ExpNode newopnd(opnd);
  
    LastInsert(newopnd);
  
    }
  
    cin > optr;
  
    ExpNode newoptr(optr);
  
    LastInsert(newoptr);
    }
  
    }
    void Print()
  
    {
  
    First();
  
    cout < endl;
  
    for (ExpNode *p = Next(); p != NULL; p = Next() )
  
    {
  
    switch (p->type)
  
    {
    
    case OPND:
  
    cout < p->opnd; break;
  
    case OPTR:
  
    cout < p->optr; break;
  
    default: break;
  
    }
   更多内容请看C/C++技术专题  数据结构  数据结构教程专题,或   cout < ' ';
  
    }
  
    cout < endl;
  
    }
    Expression & Postfix() //将中缀表达式转变为后缀表达式
  
    {
    
    First();
  
    if (Get()->type == POSTFIX) return *this;
  
  
   !-- frame contents -- !-- /frame contents --   Stack s; s.Push('=');
  
    Expression temp;
  
    ExpNode *p = Next();
  
    while (p != NULL)
  
    {
  
    switch (p->type)
  
    {
  
    case OPND:
  
    temp.LastInsert(*p); p = Next(); break;
  
    case OPTR:
  
    while (isp(s.GetTop()) icp(p->optr) )
  
    {
  
    ExpNode newoptr(s.Pop());
  
    temp.LastInsert(newoptr);
  
    }
  
    if (isp(s.GetTop()) == icp(p->optr) )
  
    {
  
    s.Pop(); p =Next(); break;
  
    }
  
    s.Push(p->optr); p = Next(); break;
  
    default: break;
  
    }
    
    }
  
    *this = temp;
  
    pGetFirst()->data.type = POSTFIX;
  
    return *this;
  
    }
    Type Calculate()
  
    {
   更多内容请看C/C++技术专题  数据结构  数据结构教程专题,或   Expression temp = *this;
  
    if (pGetFirst()->data.type != POSTFIX) temp.Postfix();
  
    Stack s; Type left, right;
  
    for (ExpNode *p = temp.Next(); p != NULL; p = temp.Next())
  
    {
  
    switch (p->type)
  
   !-- frame contents -- !-- /frame contents --   {
  
    case OPND:
  
    s.Push(p->opnd); break;
  
    case OPTR:
  
    right = s.Pop(); left = s.Pop();
  
    switch (p->optr)
  
    {
  
    case '+': s.Push(left + right); break;
  
    case '-': s.Push(left - right); break;
  
    case '*': s.Push(left * right); break;
  
    case '/': if (right != 0) s.Push(left/right); else return 0; break;
  
    // case '%': if (right != 0) s.Push(left%right); else return 0; break;
  
    // case '^': s.Push(Power(left, right)); break;
  
    default: break;
  
    }
  
    default: break;
  
    }
  
    }
  
    return s.Pop();
  
    }
    private:
  
    int isp(char optr)
  
    {
  
    switch (optr)
  
    {
  
    case '=': return 0;
  
    case '(': return 1;
  
    case '^': return 7;
  
    case '*': return 5;
  
    case '/': return 5;
  
    case '%': return 5;
  
    case '+': return 3;
  
    case '-': return 3;
  
    case ')': return 8;
  
    default: return 0;
  
  
    }
  
    }
    int icp(char optr)
   更多内容请看C/C++技术专题  数据结构  数据结构教程专题,或   {
  
    switch (optr)
  
    {
  
    case '=': return 0;
  
    case '(': return 8;
  
    case '^': return 6;
  
    case '*': return 4;
  
    case '/': return 4;
  
    case '%': return 4;
  
   !-- frame contents -- !-- /frame contents --   case '+': return 2;
  
    case '-': return 2;
  
    case ')': return 1;
    
    default: return 0;
  
    }
  
    }
    };
    #endif
   更多内容请看C/C++技术专题  数据结构  数据结构教程专题,或   几点说明
    l 表达式用单链表储存,你可以看到这个链表中既有操作数又有操作符,假如你看过我的《如何在一个链表中链入不同类型的对象》,这里的方法也是对那篇文章的补充。
    
   !-- frame contents -- !-- /frame contents --   l 输入表达式时,会将原来的内容清空,并且必须按照中缀表示输入。假如你细看一下中缀表达式,你就会发现,除了括号,表达式的结构是“操作数”、“操作符”、“操作数”、……“操作符(=)”,为了统一这个规律,同时也为了使输入函数简单一点,规定括号必须这样输入“0(”、“)0”;这样一来,“0”就不能作为操作数出现在表达式中了。因为我没有在输入函数中增加容错的语句,所以一旦输错了,那程序就“死”了。
    
    l 表达式求值的过程是,先变成后缀表示,然后用后缀表示求值。因为原书讲解的是这两个算法,并且用这两个算法就能完成中缀表达式的求值,所以我就没写中缀表达式的直接求值算法。具体算法说明参见原书,我就不废话了。
    
    l Calculate()注释掉的两行,“%”是因为只对整型表达式合法,“^”的Power()函数没有完成。
    
    l isp(),icp()的返回值,原书说的不细,我来多说两句。‘=’(表达式开始和结束标志)的栈内栈外优先级都是最低。‘(’栈外最高,栈内次最低。‘)’栈外次最低,不进栈。‘^’栈内次最高,栈外比栈内低。‘×÷%’栈内比‘^’栈外低,栈外比栈内低。‘+-’栈内比‘×’栈外低,栈外比栈内低。这样,综合起来,就有9个优先级,于是就得出了书上的那个表。(CSDN)
    
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