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  • 洛谷P1310 表达式的值 题解 栈/后缀表达式的应用

    题目链接:https://www.luogu.org/problem/P1310
    本题涉及算法:栈、前缀表达式转后缀表达式,动态规划思想。
    这道题目我思考了好长时间,第一时间让我做的话我也做不出来。
    看洛谷上面的题解给了我很大的启发。
    其中最重要的两点启发是:
    启发1:中缀加操作数预处理
    将原始表达式中添加上‘.’,这些‘.’对应运算数(这么预处理能方便我接下来更方便地将前缀转后缀表达式进行处理);
    启发2:动归思想
    首先一个状态对应两个值,我暂且将它们设为 (v0)(v1) ,其中:

    • (v0) 表示该状态下结果为 (0) 的方案数;
    • (v1) 表示该状态下结果为 (1) 的方案数。

    那么,在前缀转中缀的时候,只有我们假设由两个状态 (a)(b) 变换到新的状态 (c),那么:

    • 如果进行的是 + 操作,则 (c.v0 = a.v0 imes b.v0)(c.v1 = a.v0 imes b.v1 + a.v1 imes b.v0 + a.v1 imes b.v1)
    • 如果进行的是 * 操作,则 (c.v0 = a.v0 imes b.v0 + a.v0 imes b.v1 + a.v1 imes b.v0)(c.v1 = a.v1 imes b.v1)

    这里和原始的前缀转后缀的区别是:

    • 原始进栈的都是一个个单独的操作数;
    • 这里进行的都是一个个出事状态 (p) ,这些 (p) 满足 (p.v0 = p.v1 = 1)(即:单独一个数的时候结果为 (0) 或者为 (1) 的方案数都为 (1))。

    实现代码如下:

    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int maxn = 200200;
    const int MOD = 10007;
    char s[maxn], t[maxn];
    int m, n;
    pair<int, int> num_stk[maxn];
    char flag_stk[maxn];
    int num_top, flag_top;
    int main() {
        scanf("%d%s", &m, s);
        if (s[0] == '+' || s[0] == '*') t[n++] = '.';
        for (int i = 0; s[i]; i ++) {
            t[n++] = s[i];
            if ( (s[i] == '+' || s[i] == '*' || s[i] == '(') && (!s[i+1] || s[i+1] != '(') )
                  t[n++] = '.';
        }
        for (int i = 0; i < n; i ++) {
            if (t[i] == '.') {
                num_stk[++ num_top] = make_pair(1, 1);
                while (flag_top > 0 && flag_stk[flag_top] == '*') {
                    flag_top --;
                    pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                    pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                    num_stk[++ num_top] = make_pair(
                        ( p1.first * p2.first + p1.first * p2.second + p1.second * p2.first ) % MOD,
                        p1.second * p2.second % MOD
                                                                    );
                }
            }
            else if (t[i] == '+') {
                while (flag_top > 0 && flag_stk[flag_top] == '*') {
                    flag_top --;
                    pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                    pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                    num_stk[++ num_top] = make_pair(
                        ( p1.first * p2.first + p1.first * p2.second + p1.second * p2.first ) % MOD,
                        p1.second * p2.second % MOD
                                                                    );
                }
                while (flag_top > 0 && flag_stk[flag_top] == '+') {
                    flag_top --;
                    pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                    pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                    num_stk[++ num_top] = make_pair(
                        p1.first * p2.first % MOD,
                        ( p1.first * p2.second + p1.second * p2.first + p1.second * p2.second ) % MOD
                                                                    );
                }
                flag_stk[++ flag_top] = '+';
            }
            else if (t[i] == '(' || t[i] == '*') {
                flag_stk[++ flag_top] = t[i];
            }
            else if (t[i] == ')') {
                while (flag_top > 0 && flag_stk[flag_top] != '(') {
                    if (flag_stk[flag_top] == '*') {
                        flag_top --;
                        pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                        pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                        num_stk[++ num_top] = make_pair(
                            ( p1.first * p2.first + p1.first * p2.second + p1.second * p2.first ) % MOD,
                            p1.second * p2.second % MOD
                                                                        );
                    }
                    else if (flag_stk[flag_top] == '+') {
                        flag_top --;
                        pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                        pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                        num_stk[++ num_top] = make_pair(
                            p1.first * p2.first % MOD,
                            ( p1.first * p2.second + p1.second * p2.first + p1.second * p2.second ) % MOD
                                                                        );
                    }
    
                }
                flag_top --; // remove '('
            }
        }
        while (flag_top > 0) {
            if (flag_stk[flag_top] == '*') {
                flag_top --;
                pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                num_stk[++ num_top] = make_pair(
                    ( p1.first * p2.first + p1.first * p2.second + p1.second * p2.first ) % MOD,
                    p1.second * p2.second % MOD
                                                                );
            }
            else if (flag_stk[flag_top] == '+') {
                flag_top --;
                pair<int, int> p1 = num_stk[num_top --];
                pair<int, int> p2 = num_stk[num_top --];
                num_stk[++ num_top] = make_pair(
                    p1.first * p2.first % MOD,
                    ( p1.first * p2.second + p1.second * p2.first + p1.second * p2.second ) % MOD
                                                                );
            }
        }
        printf("%d
    ", num_stk[1].first);
        return 0;
    }
    

    这里虽然我过了代码,但是我觉得我对后缀表达式的理解还没有达到那种深度。所以后续还是需要进一步理解如果方便快捷地进行前缀到后缀表达式的转换。

    作者:zifeiy

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