我们把平时所用的标准四则运算表达式,即“9+(3-1)×3+10÷2”叫做中缀表达式。因为所有的运算符号都在两数字的中间,现在我们的问题就是中缀到后缀的转化。
中缀表达式“9+(3-1)×3+10÷2”转化为后缀表达式“9 3 1-3*+10 2/+”。
规则:
从左到右遍历中缀表达式的每个数字和符号,
- 若是数字就输出,即成为后缀表达式的一部分;
- 若是符号,则判断其与栈顶符号的优先级,
- 是右括号或优先级低于等于栈顶符号(乘除优先加减)则栈顶元素依次出栈并输出,并将当前符号进栈,一直到最终输出后缀表达式为止。
1.初始化一空栈,用来对符号进出栈使用。如图4-9-6的左图所示。
图4-9-6
“9+(3-1)×3+10÷2”
2.第一个字符是数字9,输出9,后面是符号“+”,进栈。如图4-9-6的右图所示。
3.第三个字符是“(”,依然是符号,因其只是左括号,还未配对,故进栈。如图4-9-7的左图所示。
4.第四个字符是数字3,输出,总表达式为93,接着是“-”,进栈。如图4-9-7的右图
图4-9-7
“9+(3-1)×3+10÷2”
5.接下来是数字1,输出,总表达式为 9 31,后面是符号“)”,此时,我们需要去匹配此前的“(”,所以栈顶依次出栈,并输出,直到“(”出栈为止。此时左括号上方只有“-”,因此输出“-”。总的输出表达式为 9 3 1-。如图4-9-8的左图所示。
6.紧接着是符号“×”,因为此时的栈底符号为“+”号,优先级低于“×”,因此不输出,“”进栈。接着是数字3,输出,总的表达式为 9 3 1-3。如图4-9-8的右图所示。
“9+(3-1)×3+10÷2”
图4-9-8
“9+(3-1)×3+10÷2”
7.之后是符号“+”,此时当前栈顶元素“ ”比这个“+”的优先级高,因此栈中元素出栈并输出(没有比“+”号更低的优先级,所以全部出栈),总输出表达式为9 3 1-3 +。然后将当前这个符号“+”进栈。也就是说,前6张图的栈底的“+”是指中缀表达式中开头的9后面那个“+”,而图4-9-9左图中的栈底(也是栈顶)的“+”是指“9+(3-1)×3+”中的最后一个“+”。
8.紧接着数字10,输出,总表达式变为9 31-3+10。后是符号“÷”,所以“/”进栈。如图4-9-9的右图所示。
图4-9-9
9.最后一个数字2,输出,总的表达式为9 3 1 - 3 * + 10 2。如图4-9-10的左图所示。
10.因已经到最后,所以将栈中符号全部出栈并输出。最终输出的后缀表达式结果为93 1-3 +10 2/+。如图4-9-10的右图所示。
图4-9-10
从刚才的推导中你会发现,要想让计算机具有处理我们通常的标准(中缀)表达式的能力,最重要的就是两步:
- 将中缀表达式转化为后缀表达式(栈用来进出运算的符号)。
- 将后缀表达式进行运算得出结果(栈用来进出运算的数字)。
整个过程,都充分利用了栈的后进先出特性来处理,理解好它其实也就理解好了栈这个数据结构。
好了,休息一下,一会儿我们继续,接下来会讲队列。