c语言 中 如何读取表达式串

在C语言中读取表达式串，可以使用字符数组、字符串处理函数、栈数据结构。其中，字符数组用于存储表达式串，字符串处理函数用于分割和解析表达式，栈数据结构用于中缀表达式转后缀表达式的处理。以下将详细介绍如何实现这些步骤。

字符数组存储表达式串
字符数组是C语言中常用的数据结构之一，它可以用来存储和操作字符序列。在读取表达式串时，可以将表达式存储在字符数组中，以便后续处理。

字符串处理函数分割和解析表达式
C语言提供了丰富的字符串处理函数，如strtok、strlen、strcpy等，这些函数可以帮助我们分割和解析表达式串。例如，可以使用strtok函数将表达式按操作符分割成多个子串。

使用栈数据结构处理表达式
栈是一种后进先出的数据结构，非常适合用于表达式的处理。在将中缀表达式转换为后缀表达式时，可以使用栈来存储操作符，并根据优先级进行处理。

以下是详细步骤和代码示例：

一、字符数组存储表达式串

在C语言中，可以使用字符数组来存储表达式串。如下所示：

#include <stdio.h>

#include <string.h>
int main() {
    char expression[100];
    printf("Enter an expression: ");
    fgets(expression, 100, stdin);
    // Remove newline character if present
    expression[strcspn(expression, "n")] = '';
    printf("The entered expression is: %sn", expression);
    return 0;
}

在上述代码中，我们使用fgets函数从标准输入读取表达式，并存储在字符数组expression中。strcspn函数用于去除输入中的换行符。

二、字符串处理函数分割和解析表达式

可以使用strtok函数将表达式按操作符分割成多个子串。以下是示例代码：

#include <stdio.h>

#include <string.h>
int main() {
    char expression[100] = "3+5*2-8/4";
    char *token;
    token = strtok(expression, "+-*/");
    while (token != NULL) {
        printf("%sn", token);
        token = strtok(NULL, "+-*/");
    }
    return 0;
}

在上述代码中，strtok函数将表达式按操作符+-*/分割成多个子串，并逐个打印出来。

三、使用栈数据结构处理表达式

栈在表达式处理中的应用非常广泛，尤其是在中缀表达式转换为后缀表达式时。以下是一个简单的栈实现及其在表达式转换中的应用：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#define MAX 100
typedef struct {
    int top;
    char items[MAX];
} Stack;
void push(Stack *s, char item) {
    if (s->top < MAX - 1) {
        s->items[++(s->top)] = item;
    } else {
        printf("Stack overflown");
    }
}
char pop(Stack *s) {
    if (s->top >= 0) {
        return s->items[(s->top)--];
    } else {
        printf("Stack underflown");
        return '';
    }
}
char peek(Stack *s) {
    if (s->top >= 0) {
        return s->items[s->top];
    } else {
        return '';
    }
}
int precedence(char op) {
    switch (op) {
        case '+':
        case '-':
            return 1;
        case '*':
        case '/':
            return 2;
        default:
            return 0;
    }
}
void infixToPostfix(char *infix, char *postfix) {
    Stack s;
    s.top = -1;
    int k = 0;
    for (int i = 0; infix[i]; i++) {
        if (isdigit(infix[i])) {
            postfix[k++] = infix[i];
        } else if (infix[i] == '(') {
            push(&s, infix[i]);
        } else if (infix[i] == ')') {
            while (s.top != -1 && peek(&s) != '(') {
                postfix[k++] = pop(&s);
            }
            pop(&s);  // Remove '(' from stack
        } else {
            while (s.top != -1 && precedence(peek(&s)) >= precedence(infix[i])) {
                postfix[k++] = pop(&s);
            }
            push(&s, infix[i]);
        }
    }
    while (s.top != -1) {
        postfix[k++] = pop(&s);
    }
    postfix[k] = '';
}
int main() {
    char infix[100] = "3+5*2-(8/4)";
    char postfix[100];
    infixToPostfix(infix, postfix);
    printf("Infix expression: %sn", infix);
    printf("Postfix expression: %sn", postfix);
    return 0;
}

在上述代码中，我们首先定义了一个简单的栈数据结构和基本操作（push、pop、peek）。然后通过遍历中缀表达式，将其转换为后缀表达式并存储在字符数组postfix中。最后，打印出转换后的后缀表达式。

四、表达式求值

在获得后缀表达式后，可以进一步使用栈对其进行求值。以下是示例代码：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#define MAX 100
typedef struct {
    int top;
    int items[MAX];
} IntStack;
void intPush(IntStack *s, int item) {
    if (s->top < MAX - 1) {
        s->items[++(s->top)] = item;
    } else {
        printf("Stack overflown");
    }
}
int intPop(IntStack *s) {
    if (s->top >= 0) {
        return s->items[(s->top)--];
    } else {
        printf("Stack underflown");
        return -1;
    }
}
int evaluatePostfix(char *postfix) {
    IntStack s;
    s.top = -1;
    int i;
    for (i = 0; postfix[i]; i++) {
        if (isdigit(postfix[i])) {
            intPush(&s, postfix[i] - '0');
        } else {
            int val1 = intPop(&s);
            int val2 = intPop(&s);
            switch (postfix[i]) {
                case '+': intPush(&s, val2 + val1); break;
                case '-': intPush(&s, val2 - val1); break;
                case '*': intPush(&s, val2 * val1); break;
                case '/': intPush(&s, val2 / val1); break;
            }
        }
    }
    return intPop(&s);
}
int main() {
    char infix[100] = "3+5*2-(8/4)";
    char postfix[100];
    infixToPostfix(infix, postfix);
    printf("Infix expression: %sn", infix);
    printf("Postfix expression: %sn", postfix);
    printf("Result: %dn", evaluatePostfix(postfix));
    return 0;
}

在上述代码中，我们定义了一个整数栈，并使用它来求值后缀表达式。通过遍历后缀表达式，根据操作符进行相应的计算，最终得到表达式的值并打印出来。

五、总结

通过上述步骤，详细介绍了如何在C语言中读取表达式串，并使用字符数组、字符串处理函数和栈数据结构对其进行处理和求值。字符数组用于存储表达式串，字符串处理函数用于分割和解析表达式，栈数据结构用于中缀表达式转后缀表达式的处理。希望上述内容对您有所帮助，并且在实际编程中能够有效应用。

相关问答FAQs：

1. 请问在C语言中，如何读取一个表达式串？

在C语言中，读取一个表达式串可以通过使用标准库函数来实现。您可以使用scanf函数来读取输入的表达式串，并将其存储在一个字符数组中。例如，您可以使用以下代码来读取表达式串：

char expression[100];
printf("请输入表达式串：");
scanf("%s", expression);

2. 如何处理含有空格的表达式串？

如果您的表达式串中包含了空格，可以使用fgets函数来读取整行输入，并将其存储在字符数组中。fgets函数可以读取包含空格的字符串，直到遇到换行符为止。以下是一个示例代码：

char expression[100];
printf("请输入表达式串：");
fgets(expression, 100, stdin);

3. 如何处理包含特殊字符的表达式串？

如果您的表达式串中包含特殊字符，例如括号、运算符等，可以使用fgets函数来读取整行输入，并将其存储在字符数组中。然后，您可以使用字符串处理函数来处理表达式串，例如strtok函数来分割字符串，strcmp函数来比较字符串等。以下是一个示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char expression[100];
    printf("请输入表达式串：");
    fgets(expression, 100, stdin);

    // 使用字符串处理函数处理表达式串
    char *token = strtok(expression, " ");
    while (token != NULL) {
        // 对每个分割后的字符串进行处理
        printf("处理字符串：%sn", token);
        token = strtok(NULL, " ");
    }

    return 0;
}

以上是在C语言中读取表达式串的一些常见问题的解答，希望对您有帮助！如果还有其他问题，请随时提问。