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python实现逆波兰计算表达式实例详解

标签: Python  逆波兰表达式  作者: guohao1989

回答:

逆波兰表达式(Reverse Polish Notation)又称为后缀表达式,是一种将运算符置于操作数后面的算术表达式表示方法,这种表达式可以直接通过栈实现计算,因此在计算机科学中得到广泛应用。本文将通过一个Python实现的逆波兰计算表达式实例,从多个角度进行详细分析。

1. 逆波兰表达式的特点

逆波兰表达式的主要特点是将运算符置于操作数后面,因此不再需要考虑运算符的优先级和括号的问题,只需要按照从左至右的顺序依次计算即可。同时,逆波兰表达式也具有很好的可读性和易于计算的特点,因此在一些需要进行大量数学计算的领域,如科学计算、金融计算等,都得到了广泛的应用。

2. 逆波兰表达式的转换

将中缀表达式转换为逆波兰表达式的过程称为中缀表达式转后缀表达式,也称为中缀表达式转逆波兰表达式。该过程可以通过栈来实现,具体步骤如下:

1)从左至右扫描中缀表达式的每个元素,遇到操作数时,将其压入栈中;

2)遇到运算符时,比较其与栈顶运算符的优先级,如果该运算符优先级高于栈顶运算符,则将该运算符压入栈中;否则将栈顶运算符弹出并加入到后缀表达式中,再次转到1)与新的栈顶运算符相比较;

3)遇到括号时,如果是左括号,则直接压入栈中;如果是右括号,则依次弹出栈顶运算符并加入到后缀表达式中,直到遇到左括号为止;

4)重复步骤1)至3),直到扫描完整个中缀表达式;

5)将栈中的所有运算符依次弹出并加入到后缀表达式中。

例如,将中缀表达式“3+(4-2)*5/2”转换为逆波兰表达式的过程如下:

中缀表达式:3+(4-2)*5/2

后缀表达式:324-5*2/+

3. 逆波兰表达式的计算

通过逆波兰表达式进行计算的过程可以通过栈来实现。具体步骤如下:

1)从左至右扫描后缀表达式的每个元素;

2)遇到操作数时,将其压入栈中;

3)遇到运算符时,从栈中弹出相应个数的操作数进行运算,并将结果压入栈中;

4)重复步骤1)至3),直到扫描完整个后缀表达式,此时栈中只剩下一个元素,即为计算结果。

例如,对于后缀表达式“324-5*2/+”,其计算过程如下:

元素 栈

3 [3]

2 [3, 2]

4 [3, 2, 4]

- [3, 2, 4] -> [3, 2, 2]

5 [3, 2, 2, 5]

* [3, 2, 10]

2 [3, 2, 10, 2]

/ [3, 2, 5]

+ [3, 7]

计算结果为7。

4. Python实现逆波兰计算表达式实例

下面通过一个Python实现的逆波兰计算表达式实例来进一步说明逆波兰表达式的应用。具体代码如下:

```

def evalRPN(tokens: List[str]) -> int:

stack = []

for token in tokens:

if token in ['+', '-', '*', '/']:

num2 = stack.pop()

num1 = stack.pop()

if token == '+':

stack.append(num1 + num2)

elif token == '-':

stack.append(num1 - num2)

elif token == '*':

stack.append(num1 * num2)

else:

stack.append(int(num1 / num2))

else:

stack.append(int(token))

return stack[0]

```

该代码通过一个栈来实现逆波兰表达式的计算,具体步骤如下:

1)遍历逆波兰表达式中的每个元素;

2)如果当前元素为操作数,则将其压入栈中;

3)如果当前元素为运算符,则弹出栈顶的两个元素进行运算,并将结果压入栈中;

4)重复步骤1)至3),直到遍历完整个逆波兰表达式,此时栈中只剩下一个元素,即为计算结果。

例如,对于逆波兰表达式“['3', '4', '2', '-', '*', '5', '2', '/', '+']”,其计算结果为7。

5.

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