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  • 去除表达式里面多余的()

    键盘输入一个含有括号的四则运算表达式,可能含有多余的括号,编程整理该表达式,
    去掉所有多余的括号,原表达式中所有变量和运算符相对位置保持不变,并保持与原表达式
    等价。
      例:输入表达式       应输出表达式
        a+(b+c) a+b+c
    (a*b)+c/d a*b+c/d
    a+b/(c-d) a+b/(c-d)
     注意输入a+b时不能输出b+a。
      表达式以字符串输入,长度不超过255。输入不要判错。
      所有变量为单个小写字母。只是要求去掉所有多余括号,不要求对表达式化简。

                 二、算法分析

      四则运算表达式含运算符'+','-','*','/','(',')',其优先顺序由低至高为
          '+','-' ─→ '*','/' ─→ '(',')'
      一个括号是否作为多余的括号剔除,关键是分析该括号内优先级最低的运算符与左邻括
    号或右邻括号的运算符之间的运算优先关系:
      设待整理的表达式为(s1 op s2);
    op—括号内优先级最低的运算符('+','-'或'*','/');

      1、若左邻括号的运算符为'/',则无论op为何运算符,括号必须保留,即…… /( s1
    op s2)……。因为原式(s1 op s2)作为除数,一旦去除括号后,仅s1作为除数,不
    可能与原式等价;
      2、若左邻括号的运算符为'*'或'-',而op为'+'或'-',则保留括号,即……*-(s1+-
    s2)。不能去除括号的原因是:
    若左邻标符为'*',优先级大于括号内运算符,因此必须用括号保证括号内的'+'或
    '-'优先进行;
    若左邻算符为'-',去除括号后,由于括号内的'+'、'-'要变号, 结果不与原式等
    价;
      3、若右邻括号的运算符为'*'或'/',而op为'+'或'-',原式中的op运算必须优先进行,
    因此括号不能去除,即(s1+-s2)*/……;
      4、除上述情况外,括号去除,结果与原式等价,即 …s1 op s2…。
      我们从最里层嵌套的括号开始,依据上述规律逐步向外层进行括号整理,直至最外层的
    括号保留或去除为止。这个整理过程可以用下述的一个递归过程reduce描述:
      function reduce(表达式串s,var op):string;
    { 整理表达式s,并返回s串中优先级最低的运算符op和整理结果 }
    begin
    if s是变量 then
    begin
    op=' '; reduce=变量s; exit
    end;
    if s是(s')形式 then
    begin
    reduce=reduce(s',op); exit
    end;
    { s是's1 op s2' 形式 }
    a=reduce(s1,c1);b=reduce(s2,c2);
    if (op in ['*','-']) and (c2 in ['+','-']) then s2='(s2)';
    if (op in ['*','/']) and (c1 in ['+','-']) then s1='(s1)';
    if (op in ['/']) and (c2<>' ') then s2='(s2)';
    reduce='s1 op s2'
    end;

    例如,剔除表达式'((a+b)*f)-(i/j)'中多余的括号。依据上述算法进行整理的过程如下:
      
    '((a+b)*f)-(i/j)','-'
    ┌────────┴─────────┐
    '((a+b)*f)','*' '(i/j)','/'
    │ │
    '(a+b)*f','*' 'i/j','/'
    ┌───┴────┐ ┌─┴──┐
    '(a+b)','+' 'f',' ' 'i',' ' 'j',' '

    'a+b','+'
    ┌┴────┐
    'a',' ' 'b',' '
           (图1.1-1)
    最后,自底向上得整理结果:(a+b)*f-i/j。



     三、程序分析

    Program P11;

    var
    ins : string; { 算术表达式 }
    p : char; { 最低级运算符 }

    function suitable(s:string;i:byte):byte;
    { s[i]为')',函数suitable输出与之相对应的'('在s中的位置 }
    var
    t:byte;
    begin
    t:=1;
    repeat
    dec(i);
    if s[i]=')'
    then inc(t)
    else if s[i]='(' then dec(t)
    until t=0;
    suitable:=i
    end; {suitable}

    function find(s:string):byte;
    { 输出表达式s中最低级算符的位置 }
    var
    i,k:byte;
    begin
    i:=length(s);k:=0;
    while i>0 do
    begin
    if (s[i]='+') or (s[i]='-')
    then begin
    find:=i;exit
    end; {then}
    if (k=0) and ((s[i]='*') or (s[i]='/')) then k:=i;
    if s[i]=')' then i:=suitable(s,i);
    dec(i)
    end; {while}
    find:=k
    end; {find}

    function reduce(s:string;var p:char):string;
    { 整理表达式s并返回优先级最低的运算符p }
    var
    a,b:string; { 表达式s的左项和右项整理的结果 }
    c1,c2:char; { 表达式s的左项和右项的最低级运算符 }
    i:byte; { 表达式s的最低级运算符的位置 }
    begin
    if length(s)=1 { 若表达式是变量则返回变量 }
    then begin
    reduce:=s;p:=' ';exit
    end; {then}
    if (s[length(s)]=')') and (suitable(s,length(s))=1)
    { 若表达式被一对括号包住,则返回括号内表达式的整理结果 }
    then begin
    reduce:=reduce(copy(s,2,length(s)-2),p);
    exit
    end; {then}
    i:=find(s);p:=s[i]; { 找出最低级运算符及其位置 }
    a:=reduce(copy(s,1,i-1),c1); { 分别整理左项和右项 }
    b:=reduce(copy(s,i+1,length(s)-i),c2);
    { 根据p和c1,c2,决定是否加括号 }
    if (p in ['*','-']) and (c2 in ['+','-']) then b:='('+b+')';
    if (p in ['*','-']) and (c1 in ['+','-']) then a:='('+a+')';
    if (p='/') and (c2<>' ') then b:='('+b+')';
    reduce:=a+p+b { 返回整理结果 }
    end; {reduce}

    begin
    write('Str = ');
    readln(ins); { 输入算术表达式 }
    writeln(reduce(ins,p)) { 剔除多余括号并打印整理结果 }
    end. {main}

    //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    例23 剔除多佘的括号。

    键盘输入一个含有括号的四则运算表达式,可能含有多佘的括号,编程整理该表达式,去掉所有多佘的括号,原表达式中所有变量和运算符相对位置保持不变,并保持与原表达式等价。

    例如:

    输入表达式

    应输出表达式

    A+b(+c)

    A+b+c

    (a*b)+c/(d*c)

    A*b+a/(d*c)

    A+b/(c-d)

    A+b/(c-d)

    注意输入工A+b时不能输出B+a

    表达式以字符串输入,长度不超过255,输入不需要判错。

    所有变量为单个小写字母。只是要求去掉所有多佘括号,不要求对表达式简化。

    算法分析

    对于四则运算表达式,我们分析一下哪些括号可以去掉。

    设待整理的表达式为(s1 op s2);op为括号内优先级最低的运算符(“+”,“-”或“×”,“/”);

    ①左邻括号的运算符为“/”,则括号必须保留,既…/(s1 op s2)…形式。

    ②左邻括号的预算符为“*”或“-”。而op为“+”或“-”,则保留括号,既…×(s1+s2)…”、“…-(s1+s2)…”、“…×(s1-s2)…”、“…-(s1-s2)…”。

    ③右邻括号的运算符为“×”或“/”,而op 为“+”或“-”,原式中的op运算必须优先进行,因此括号不去除,即“(s1+s2)*…”。

    除上述情况外,可以把括号去除,即“…s1 op s2…”等价于“…(s1 op s2)…”。

    人们从最里层嵌套的括号开始,依据上述规律逐步向外进行括号整理,直至最外层括号保留或去除为止。这个整理过程可以用一个递归的过程来实现。 

    参考程序

    program aa;

     var ch:char;

        st:string;

     function loc(s:string;i:byte):byte;

     var q:byte;

     begin

        q:=1;

        repeat

          inc(i);

          if s[i]='(' then inc(q)

          else if s[i]=')' then dec(q);

        until q=0;

        loc:=i;

     end;

     function find(s:string):byte;

     var i,k:byte;

     begin

        i:=1;

        k:=0;

        while i<=length(s) do

         begin

           if (s[i]='+')or(s[i]='-') then

            begin

              find:=i; exit;

            end;

          if(k=0)and((s[i]='*')or(s[i]='/')) then k:=i;

           if s[i]='(' then i:=loc(s,i);

           inc(i);

         end;

        find:=k;

     end;

     function del(s:string;var p:char):string;

     var i,j:byte;

          ch1,ch2:char;

          left,right:string;

     begin

        i:=0; j:=0;

        i:=pos('(',s); j:=pos(')',s);

        if (i=0)and(j=0) then

          begin del:=s; exit; end;

        if (s[1]='(')and(loc(s,1)=length(s)) then

         begin

           del:=del(copy(s,2,length(s)-2),p);

           exit;

         end;

        i:=find(s);

        p:=s[i];

        left:=del(copy(s,1,i-1),ch1);

        right:=del(copy(s,i+1,length(s)-i),ch2);

        if (p in ['*','/'])and(ch1 in ['+','-']) then

          left:='('+left+')';

        if (p in ['*','/'])and(ch2 in ['+','-'])or(p='/')and(ch2 <>' ') then

          right:='('+right+')';

        del:=left+p+right;

     end;

     begin

        readln(st);

        writeln(del(st,ch));

     end.


     

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