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資料結構實踐——用二叉樹求解代數表示式

【專案 - 用二叉樹求解代數表示式】
  用二叉樹來表示代數表示式,樹的每一個分支節點代表一個運算子,每一個葉子節點代表一個運算數(為簡化,只支援二目運算的+、-、*、/,不加括號,運算數也只是一位的數字字元。本專案只考慮輸入合乎以上規則的情況)。請設計演算法,(1)根據形如“1+234/5 ”的字串代表的表示式,構造出對應的二叉樹(如圖),用後序遍歷的思路計算表示式的值時,能體現出先乘除後加減的規則;(2)對構造出的二叉樹,計算出表示式的值。
這裡寫圖片描述

[參考解答] 程式中的btree.h,見二叉樹演算法庫

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <malloc.h> #include "btree.h" //用s[i]到s[j]之間的字串,構造二叉樹的表示形式 BTNode *CRTree(char s[],int i,int j) { BTNode *p; int k,plus=0,posi; if (i==j) //i和j相同,意味著只有一個字元,構造的是一個葉子節點 { p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); //分配儲存空間 p->data=s[i]; //值為s[i]
p->lchild=NULL; p->rchild=NULL; return p; } //以下為i!=j的情況 for (k=i; k<=j; k++) if (s[k]=='+' || s[k]=='-') { plus++; posi=k; //最後一個+或-的位置 } if (plus==0) //沒有+或-的情況(因為若有+、-,前面必會執行plus++)
for (k=i; k<=j; k++) if (s[k]=='*' || s[k]=='/') { plus++; posi=k; } //以上的處理考慮了優先將+、-放到二叉樹較高的層次上 //由於將來計算時,運用的是後序遍歷的思路 //處於較低層的乘除會優先運算 //從而體現了“先乘除後加減”的運演算法則 //建立一個分支節點,用檢測到的運算子作為節點值 if (plus!=0) { p=(BTNode *)malloc(sizeof(BTNode)); p->data=s[posi]; //節點值是s[posi] p->lchild=CRTree(s,i,posi-1); //左子樹由s[i]至s[posi-1]構成 p->rchild=CRTree(s,posi+1,j); //右子樹由s[poso+1]到s[j]構成 return p; } else //若沒有任何運算子,返回NULL return NULL; } double Comp(BTNode *b) { double v1,v2; if (b==NULL) return 0; if (b->lchild==NULL && b->rchild==NULL) //葉子節點,應該是一個數字字元(本專案未考慮非法表示式) return b->data-'0'; //葉子節點直接返回節點值,結點中儲存的數字用的是字元形式,所以要-'0' v1=Comp(b->lchild); //先計算左子樹 v2=Comp(b->rchild); //再計算右子樹 switch(b->data) //將左、右子樹運算的結果再進行運算,運用的是後序遍歷的思路 { case '+': return v1+v2; case '-': return v1-v2; case '*': return v1*v2; case '/': if (v2!=0) return v1/v2; else abort(); } } int main() { BTNode *b; char s[MaxSize]="1+2*3-4/5"; printf("代數表示式%s\n",s); b=CRTree(s,0,strlen(s)-1); printf("對應二叉樹:"); DispBTNode(b); printf("\n表示式的值:%g\n",Comp(b)); DestroyBTNode(b); return 0; }