后缀表达式求值器的实现：基于栈结构的Q语言代码
后缀表达式（Reverse Polish Notation，RPN）又称为逆波兰表示法，是一种不需要括号的数学表达式书写方式。在后缀表达式中，操作数和操作符的顺序使得表达式的计算更加直观，易于实现计算器。本文将围绕后缀表达式求值这一主题，使用Q语言编写一个栈结构实现的计算器程序。
Q语言简介
Q语言是一种轻量级的编程语言，它具有简洁的语法和高效的性能。Q语言适用于快速开发、脚本编写和嵌入式系统编程。本文将使用Q语言实现后缀表达式求值器。
栈结构
在实现后缀表达式求值器之前，我们需要了解栈（Stack）这种数据结构。栈是一种后进先出（Last In First Out，LIFO）的数据结构，它支持两种基本操作：push（入栈）和pop（出栈）。
以下是一个简单的栈结构实现：
q
struct Stack {
int array;
int top;
int capacity;
};
Stack createStack(int capacity) {
Stack stack = malloc(sizeof(Stack));
stack->capacity = capacity;
stack->top = -1;
stack->array = malloc(stack->capacity sizeof(int));
return stack;
}
int isFull(Stack stack) {
return stack->top == stack->capacity - 1;
}
int isEmpty(Stack stack) {
return stack->top == -1;
}
void push(Stack stack, int item) {
if (isFull(stack)) {
return;
}
stack->array[++stack->top] = item;
}
int pop(Stack stack) {
if (isEmpty(stack)) {
return -1;
}
return stack->array[stack->top--];
}
void freeStack(Stack stack) {
free(stack->array);
free(stack);
}
后缀表达式求值器
接下来，我们将使用栈结构实现后缀表达式求值器。
1. 读取后缀表达式
我们需要读取后缀表达式。以下是一个简单的函数，用于读取一行输入并返回一个字符串：
q
String readExpression() {
String expression = malloc(1024);
fgets(expression, 1024, stdin);
expression[strcspn(expression, "")] = 0; // 移除换行符
return expression;
}
2. 分割表达式
将读取到的后缀表达式分割成单个字符或数字，以便后续处理。以下是一个分割函数的实现：
q
List splitExpression(String expression) {
List tokens = malloc(sizeof(String) 1024);
int index = 0;
int tokenIndex = 0;
for (int i = 0; i < strlen(expression); i++) {
if (expression[i] == ' ') {
continue;
}
if (isdigit(expression[i])) {
tokens[tokenIndex++] = malloc(10);
int j = 0;
while (i + j < strlen(expression) && isdigit(expression[i + j])) {
tokens[tokenIndex - 1][j++] = expression[i + j];
}
tokens[tokenIndex - 1][j] = '';
i += j - 1;
} else {
tokens[tokenIndex++] = malloc(2);
tokens[tokenIndex - 1][0] = expression[i];
tokens[tokenIndex - 1][1] = '';
}
}
tokens[tokenIndex] = NULL;
return tokens;
}
3. 计算后缀表达式
现在，我们可以使用栈结构计算后缀表达式了。以下是一个计算函数的实现：
q
int evaluateRPN(List tokens) {
Stack stack = createStack(100);
for (int i = 0; tokens[i] != NULL; i++) {
String token = tokens[i];
if (isdigit(token[0])) {
push(stack, atoi(token));
} else {
int operand2 = pop(stack);
int operand1 = pop(stack);
int result = 0;
switch (token[0]) {
case '+':
result = operand1 + operand2;
break;
case '-':
result = operand1 - operand2;
break;
case '':
result = operand1 operand2;
break;
case '/':
result = operand1 / operand2;
break;
default:
printf("Invalid operator: %s", token);
freeStack(stack);
return -1;
}
push(stack, result);
}
}
int result = pop(stack);
freeStack(stack);
return result;
}
4. 主函数
我们需要一个主函数来调用上述函数，并打印结果：
q
int main() {
String expression = readExpression();
List tokens = splitExpression(expression);
int result = evaluateRPN(tokens);
printf("Result: %d", result);
freeList(tokens);
return 0;
}
总结
本文使用Q语言和栈结构实现了一个后缀表达式求值器。通过读取后缀表达式、分割表达式、计算后缀表达式和打印结果，我们成功地实现了这一功能。在实际应用中，后缀表达式求值器可以用于科学计算、编程语言解析等领域。
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