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[C++知识库]【栈的应用】括号匹配与表达式求值

用栈实现括号匹配

依次扫描所有字符,遇到左括号入栈,遇到右括号则弹出栈顶元素检查是否匹配。

匹配失败情况:

  1. 左括号单身
  2. 右括号单身
  3. 左右括号不匹配?

/* 基于数据结构 栈 的括号匹配问题 
最后出现的左括号最先被匹配(LIFO)
每出现一个右括号,就 “消耗”一个左括号,类似于出栈操作。
原理:
用栈实现括号匹配;
依次扫描所有字符,遇到左括号入栈,遇到右括号则弹出栈顶元素检查是否匹配。
匹配失败情况:
①左括号单身②右括号单身③左右括号不匹配
*/
#include<iostream>
using namespace std;
#define MaxSize 10
typedef struct{
    char data[MaxSize];
    int top;           // 栈顶元素
} SqStack;

// 初始化栈
void InitStack(SqStack &S){

}

// 判断栈是否为空
bool IsEmpty(SqStack S){

}

// 入栈
bool Push(SqStack &S,char x){

}

// 出栈
bool Pop(SqStack &S,char x){

}


// 核心逻辑代码
bool bracketCheck(char str[],int length){
    SqStack S;
    InitStack(S);  // 初始化一个栈
    for (int i = 0; i < length;i++){
        if (str[i]=='('||str[i]=='{'||str[i]=='[')
        {
            Push(S, str[i]); // 扫描到左括号,入栈
        }
        else {
            if (IsEmpty(S)){    // 扫描到右括号,且当前栈空
                return false;   // 匹配失败
            }
        }

        char topElem;
        Pop(S, topElem);  // 栈顶元素出栈
        if (str[i]==')' && topElem!='(')
        {
            return false;
        }
        if (str[i]==']' && topElem!='[')
        {
            return false;
        }
        if (str[i]=='}' && topElem!='{')
        {
            return false;
        }
        
    }
    return IsEmpty(S); // 检索完全部括号后,栈空说明匹配成功!!!
}

表达式求值

栈的应用--表达式求值😴

Reverse Polish notation(逆波兰表达式 = 后缀表达式)👿

Polish notation(波兰表达式 = 前缀表达式)

🏀一个中缀表达式可以对应多个后缀、前缀表达式。🏀

中缀表达式转后缀表达式(手算)

中缀转后缀的手算方法:

① 确定中缀表达式中各个运算符的运算顺序

② 选择下一个运算符,按照「左操作数 右操作数 运算符」的方式组合成一个新的操作数

③ 如果还有运算符没被处理,就继续 ②

💥运算顺序不唯一,因此对应的后缀表达式也不唯一💥

私房菜:“左优先”原则,不要FreeStyle,保证手算和机算结果相同;

👍“左优先”原则:只要左边的运算符能先计算,就优先算左边的,可保证运算顺序唯一!

后缀表达式的手算方法

从左往右扫描,每遇到一个运算符,就让运算符前面最近的两个操作数执行对应运算,

合体为一个操作数

🙏注意:两个操作数的左右顺序🙏

基于栈的后缀表达式的计算(机算)

用栈实现后缀表达式的计算:

①从📢左往右📢扫描下一个元素,直到处理完所有元素

②若扫描到操作数则压入栈,并回到①;否则执行③

③若扫描到运算符,则弹出两个栈顶元素,执行相应运算,运算结果压回栈顶,回到①

👅注意:先出栈的是“右操作数”,若表达式合法,则最后栈中只会留下一个元素,就是最终结果👅

中缀表达式转前缀表达式(手算)

中缀转前缀的手算方法:

① 确定中缀表达式中各个运算符的运算顺序

② 选择下一个运算符,按照「运算符 左操作数 右操作数」的方式组合成一个新的操作数

③ 如果还有运算符没被处理,就继续 ②

??“右优先”原则:只要右边的运算符能先计算,就优先算右边的!??

前缀表达式的计算(机算)

用栈实现前缀表达式的计算:

①从📢右往左📢扫描下一个元素,直到处理完所有元素

②若扫描到操作数则压入栈,并回到①;否则执行③

③若扫描到运算符,则弹出两个栈顶元素,执行相应运算,运算结果压回栈顶,回到①

👅注意:先出栈的是“左操作数”!👅

中缀表达式转后缀表达式(机算)

初始化一个栈,用于保存暂时还不能确定运算顺序的运算符。

从左到右处理各个元素,直到末尾。可能遇到三种情况:

① 遇到操作数。直接加入后缀表达式。

② 遇到界限符。遇到“(”直接入栈;遇到“)”则依次弹出栈内运算符并加入后缀表达式,直到

弹出“(”为止。注意:“(”不加入后缀表达式。

③ 遇到运算符。依次弹出栈中优先级高于或等于当前运算符的所有运算符,并加入后缀表达式,

若碰到“(” 或栈空则停止。之后再把当前运算符入栈。

按上述方法处理完所有字符后,将栈中剩余运算符依次弹出,并加入后缀表达式。

后缀表达式的计算(机算)

用栈实现中缀表达式的计算:

初始化两个栈,操作数栈和运算符栈

若扫描到操作数,压入操作数栈

若扫描到运算符或界限符,则按照😍“中缀转后缀”相同的逻辑😍压入运算符栈(期间也会弹出运算符,每当弹出一个运算符时,就需要再弹出两个操作数栈的栈顶元素并执行相应运算,运算结果再压回操作数栈)

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加:2022-04-30 08:30:43  更:2022-04-30 08:31:57 
 
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