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2025-09-16 23:10:48 +08:00
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好的 👍 我来总结一下 **生成表达式树** 的常见方法(只讲思路,不上代码):
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## 1. **基于后缀表达式(逆波兰式)**
这是最常见也最简单的方法。
* **步骤**
1. 先把中缀表达式(如 `3 + 5 * 2`)转为后缀表达式(`3 5 2 * +`),通常用 **栈** 实现。
2. 遍历后缀表达式:
* 遇到操作数(数字/变量),创建一个叶子节点,压入栈。
* 遇到运算符,弹出两个节点(右操作数在栈顶),生成一个新运算符节点,把两个节点作为它的左右子树,再把这个新节点压入栈。
3. 最后栈中唯一的节点就是整棵表达式树的根。
* **优点**:逻辑清晰,栈结构天然适合。
* **应用**:编译器、计算器。
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## 2. **基于递归下降 / 文法解析**
* 将表达式看作一棵语法树,利用递归来解析。
* **例子**
* 一个表达式 `E` 可以分为:`E = T (+/- T)*`
* 一个项 `T` 可以分为:`T = F (*// F)*`
* 一个因子 `F` 可以是:数字 / 变量 / 括号里的子表达式
* 递归解析时,每一层返回一个子树节点,最后拼成完整的树。
* **优点**结构清晰和正规语法BNF一一对应。
* **应用**:编译器前端、解释器。
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## 3. **运算符优先级栈法Shunting-yard**
* 由 Dijkstra 提出的著名算法,本质是把中缀转后缀(再转树)。
* **步骤**
1. 准备两个栈:运算符栈、操作数栈。
2. 依次读入符号:
* 数字 → 压入操作数栈。
* 运算符 → 根据优先级处理,出栈已有运算符并生成树节点。
* 括号 → 特殊处理。
3. 最终把所有运算符出栈,并拼接成树。
* **优点**:不必先生成后缀表达式,直接就能建树。
* **应用**:表达式求值、解释器。
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## 4. **自顶向下(分治法)**
* 如果你能快速找到当前表达式中 **优先级最低的主运算符**(比如在 `(3+5)*2` 中的 `*`),就可以:
1. 把它作为根节点。
2. 左右部分递归生成子树。
* **例子**
* 表达式 `3 + 5 * 2 - 4`
* 最外层的最低优先级是 `+``-`,最右的 `-` 成为根
* 左边 `3+5*2` 递归成一棵子树,右边 `4` 变叶子
* **优点**:直观,完全递归化。
* **缺点**:实现时需要小心括号和优先级。
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## 5. **抽象语法树 (AST) 生成**
* 在编译原理里语法分析器Parser生成的就是 **AST**,本质上就是表达式树。
* 一般通过 **词法分析 → 语法分析**,然后根据语法规则建树。
* **特点**相比一般表达式树AST 会忽略括号、某些中间节点,只保留运算逻辑。
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📌 **总结**
* 如果是实际写程序 → 推荐 **方法 1后缀表达式 + 栈)****方法 3Shunting-yard**
* 如果是研究语法 / 编译原理 → 用 **方法 2递归下降****方法 5AST 生成)**
* 如果只是想理解表达式结构 → **方法 4分治法** 最直观。
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要不要我帮你画几个 **同一个表达式在不同方法下生成的树的对比图**