很久没有关注算法和数据结构,大部分知识都已经忘记了;是时间好好回炉一下了,说实话干读数据机构这本书还是挺枯燥而且这本书原理性比较多,有一定的难度。这不刚看到逆波兰式废了好大劲才搞懂,老了。。。
逆波兰式
逆波兰式(Reverse Polish notation,RPN,或逆波兰记法),也叫后缀表达式(将运算符写在操作数之后)
一个表达式E的后缀形式可以如下定义:
(2)如果E是E1 op E2形式的表达式,这里op是如何二元操作符,则E的后缀式为E1‘E2‘ op,这里E1‘和E2‘分别为E1和E2的后缀式。
(3)如果E是(E1)形式的表达式,则E1的后缀式就是E的后缀式。
如:我们平时写a+b,这是中缀表达式,写成后缀表达式就是:ab+
(a+b)*c-(a+b)/e的后缀表达式为:
(a+b)*c-(a+b)/e
→((a+b)*c)((a+b)/e)-
→((a+b)c*)((a+b)e/)-
→(ab+c*)(ab+e/)-
→ab+c*ab+e/-
算法实现
首先需要分配2个栈,一个作为临时存储运算符的栈S1(含一个结束符号),一个作为输入逆波兰式的栈S2(空栈),S1栈可先放入优先级最低的运算符#,注意,中缀式应以此最低优先级的运算符结束。可指定其他字符,不一定非#不可。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,则分析出完整的运算数,该操作数直接送入S2栈
(2)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“(”。
(5)重复上面的1~4步,直至处理完所有的输入字符
(6)若取出的字符是“#”,则将S1栈内所有运算符(不包括“#”),逐个出栈,依次送入S2栈。
完成以上步骤,S2栈便为逆波兰式输出结果。不过S2应做一下逆序处理。便可以按照逆波兰式的计算方法计算了!
代码程序
//‘1 + 2 * 3 + (4 * 5 + 6) * 7‘ function ReversePolish() { this.operatorStack = []; // this.operator = [‘+‘, ‘-‘, ‘*‘, ‘/‘, ‘(‘, ‘)‘]; this.operator = { ‘+‘: 1, ‘-‘: 1, ‘*‘: 2, ‘/‘: 2, ‘(‘: 10, ‘)‘: 10 }; this.rp = []; } ReversePolish.prototype.convert = function(str) { debugger; // (‘15 + 2 * 3 + (4 * 5 + 6) * 7‘).trim().replace(/\s+/g, ‘‘).split(/([\+|\-|\*|\/|\(|\)])/) // ["15", "+", "2", "*", "3", "+", "", "(", "4", "*", "5", "+", "6", ")", "", "*", "7"] str .trim() .replace(/\s+/g, ‘‘) .split(/([\+|\-|\*|\/|\(|\)])/) .filter(e => !!e) .forEach(e => { if (/[0-9]/g.test(e)) { // 数字直接放入逆波兰式数组 this.rp.push(e); } else { if (this.operatorStack.length === 0) {// 操作符栈为空直接压入栈 this.operatorStack.push(e); } else { if (e === ‘(‘) { // 左括号直接入栈 this.operatorStack.push(e); } else if (e === ‘)‘) { // 右括号弹出所有的操作符进入逆波兰数组,直至遇到 (, (不进入逆波兰数组 let op = this.operatorStack.pop(); while(op !== ‘(‘) { this.rp.push(op); op = this.operatorStack.pop(); } // this.operatorStack.pop(); } else { // 遇到其他操作符则弹出所有栈顶元素,直至遇到优先级更低的操作符,但是不处理( let op = this.operatorStack.pop(); while(op && this.operator[op] >= this.operator[e] && op !== ‘(‘) { this.rp.push(op); op = this.operatorStack.pop(); } if (op) { this.operatorStack.push(op); } this.operatorStack.push(e); } } } }); // 运行结束后将所有的操作符栈弹出 let op = this.operatorStack.pop(); while(op) { this.rp.push(op); op = this.operatorStack.pop(); } console.log(this.rp.join(‘ ‘)); }; //15 2 3 * + 4 5 * 6 + 7 * + ReversePolish.prototype.eval = function(){ let numberStack = []; this.rp.forEach(e => { if (/[0-9]/g.test(e)) { numberStack.push(Number(e)); } else if (this.operator[e]) { let n2 = numberStack.pop(); let n1 = numberStack.pop(); switch(e) { case ‘+‘: numberStack.push(n1 + n2); break; case ‘-‘: numberStack.push(n1 - n2); break; case ‘*‘: numberStack.push(n1 * n2); break; case ‘/‘: numberStack.push(n1 / n2); } } }); return numberStack.pop(); } let rp = new ReversePolish(); rp.convert(‘15 + 2 * 3 + (4 * 5 + 6) * 7‘); rp.eval();
感觉逆波兰式不仅是一种方法,更是一种思想,逆波兰式这种计算方法没有必要知道任何运算符优先规则。就像我们实际业务中有很多逻辑判断、各种优先级的场景,是否也可以使用逆波兰式的思想来解决?上面的例子也是比较简单的情况,没有考虑运算符的执行顺序,对于2^2^3这个种,实际是等于2^8等于256,而不是4^3=64.
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