16.為四則運(yùn)算式“6+(8-2)*2÷3”轉(zhuǎn)逆波蘭表達(dá)“682-2*3÷+”設(shè)計(jì)算法,編程實(shí)現(xiàn)。
分析:在數(shù)學(xué)運(yùn)算表達(dá)式中,運(yùn)算符總是置于與之相關(guān)的兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象之間,在計(jì)算結(jié)果時(shí),要考慮括號(hào)、運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先性。為了程序?qū)崿F(xiàn)的方便,波蘭邏輯學(xué)家J.Lukasiewicz提出了另一種表示法,將運(yùn)算符置于其運(yùn)算對(duì)象之后,沒(méi)有括號(hào),不用考慮運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先性。這種表達(dá)式稱(chēng)為后綴表達(dá)式,又叫逆波蘭表達(dá)式。
如表達(dá)式“682-2*3÷+”是四則運(yùn)算式“6+(8-2)*2÷3”的逆波蘭表達(dá)式。為了處理方便,規(guī)定表達(dá)式中的數(shù)均為小于10的正整數(shù),運(yùn)算符為+、-、*、÷。
(1)抽象建模
設(shè)計(jì)兩個(gè)棧bds、fh,棧bds用來(lái)存放表達(dá)式,棧fh用來(lái)暫時(shí)存放運(yùn)算符。從左往右掃描四則運(yùn)算式,遇到數(shù)字時(shí),入棧bds;遇到運(yùn)算符號(hào)時(shí),根據(jù)運(yùn)算符號(hào)的優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)進(jìn)棧與出棧。
四則運(yùn)算式“6+(8-2)*2÷3”轉(zhuǎn)換規(guī)則的模擬過(guò)程如表所示:
結(jié)合表格的操作過(guò)程,用棧bds和棧fh記錄每個(gè)操作后的棧內(nèi)情況(見(jiàn)圖),那么在操作2中棧fh里有內(nèi)容為
(請(qǐng)從棧底到棧頂順序書(shū)寫(xiě))。
(2)設(shè)計(jì)算法
基于問(wèn)題的抽象與建模,解決該問(wèn)題的主要算法描述如下:
從左往右遍歷四則運(yùn)算式s(設(shè)中間變量為ch):
1)當(dāng)ch是數(shù)字,直接入棧bds;
2)當(dāng)ch是運(yùn)算符:
a.若ch為左括號(hào)時(shí),直接入棧fh;
b.若ch為右括號(hào)時(shí),則將棧fh元素彈出,壓入棧bds,直到遇到左括號(hào)(左括號(hào)只
彈出,不壓入棧bds);
c.若ch為其它運(yùn)算符時(shí),如果運(yùn)算符ch優(yōu)先級(jí)大于棧fh中棧頂元素的優(yōu)先級(jí)(或棧fh為空),直接入棧fh;否則,將棧fh元素依次彈出,并壓入棧bds,直到運(yùn)算符ch優(yōu)先級(jí)大于棧fh中棧頂元素的優(yōu)先級(jí)(或棧fh為空);
3)將棧bds中元素依次出棧,即為該四則運(yùn)算s的后綴表達(dá)式。
(3)編寫(xiě)程序
實(shí)現(xiàn)上述功能的Python代碼如下,請(qǐng)?jiān)跈M線(xiàn)處填入合適代碼。