Java 实现《编译原理》中间代码生成 -逆波兰式生成与计算 - 程序解析

编译原理学习笔记

(一)逆波兰式是什么？

逆波兰式(Reverse Polish notation，RPN，或逆波兰记法)，也叫 后缀表达式(将运算符写在操作数之后)

一般的表达式又称 中缀表达式，这种表达式的二元运算符放在两个运算量 之间。而逆波兰表达式又称 后缀表达式，这种表达式把运算符放在运算量 后面。

比如如 a+b 的逆波兰式表示为 ab+

注意：逆波兰式是一个无括号表达式；逆波兰式的运算符出现的顺序就是原表达式的运算顺序。

(二)逆波兰式编译原理有什么关系？

逆波兰式，三元式，四元式等是编译原理 - 中间代码生成阶段的常见的中间代码形式。

(三)本篇任务

通过设计，使用 Java 语言编写一个逆波兰式生成程序，测试效果：

(四)Java 源代码

package com.java997.analyzer.rpn;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

import java.util.Scanner;

import java.util.Stack;

/**

*

* 逆波兰式

*

* @author XiaoPengwei

* @since 2019-06-19

*/

public class RpnMain {

/**

* 检查算术表达术括号是否匹配, 语法是否正确

*

* @param s 算术表达术

* @return boolean

*/

public boolean isMatch(String s) {

//括号符号栈

Stack charStack = new Stack<>();

//将表达式的字符串转换成数组

char[] charArray = s.toCharArray();

//遍历数组

for (char aChar : charArray) {

if (aChar == '(') {

charStack.push(aChar);

} else if (aChar == ')') {

//如果是 ) , 且栈为空则返回 false

if (charStack.isEmpty()) {

return false;

} else {

//如果是 ) , 且栈不为空则返回 false

//peek() 是返回栈顶的值, 不做其他操作

if (charStack.peek() == '(') {

//把栈顶的值删除

charStack.pop();

}

}

}

}

//走到这里, 栈为空则表达式正确

return charStack.empty();

}

/**

* 判断是否为操作符 + - * /

*

* @param charAt

* @return boolean

*/

public boolean isOperator(char charAt) {

return charAt == '+' || charAt == '-' || charAt == '*' || charAt == '/';

}

/**

* 根据正确的表达式, 获取逆波兰式

*

* @param input

* @return java.lang.String

*/

public StringBuilder getRpn(String input) {

//结果

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("The RPN is: ");

//运算符栈

Stack opStack = new Stack();

//运算符优先级

Map opMap = new HashMap(5);

opMap.put('(', 0);

opMap.put('+', 1);

opMap.put('-', 1);

opMap.put('*', 2);

opMap.put('/', 2);

//处理字符串

for (int i = 0; i < input.length(); i++) {

//如果是'('直接压栈

if (input.charAt(i) == '(') {

opStack.push('(');

} else if (new RpnMain().isOperator(input.charAt(i))) {

//如果是运算符

char curOp = input.charAt(i);

//如果运算符栈是空，就直接压栈

if (opStack.isEmpty()) {

opStack.push(curOp);

} else if (opMap.get(curOp) > opMap.get(opStack.peek())) {

//运算符栈不为空，且当当前运算符的优先级比站内第一个运算符的优先级高的时候，压栈

opStack.push(curOp);

} else {

//栈不为空，且运算符的优先级小于等于栈顶元素

for (int j = 0; j <= opStack.size(); j++) {

//弹出栈内第一个元素

char ch = opStack.pop();

sb.append(ch);

if (opStack.isEmpty()) {

opStack.push(curOp);

break;

} else if (opMap.get(curOp) > opMap.get(opStack.peek())) {

opStack.push(curOp);

break;

}

}

}

} else if (input.charAt(i) == ')') {

//如果是')'就把站内'('上的元素都弹出栈

for (int j = 0; j < opStack.size(); j++) {

char c = opStack.pop();

if (c == '(') {

break;

} else {

sb.append(c);

}

}

} else if ('A'<=input.charAt(i)&&input.charAt(i)<='Z'){

//如果是字母就直接添加

sb.append(input.charAt(i));

}else if ('a'<=input.charAt(i)&&input.charAt(i)<='z'){

//如果是字母就直接添加

sb.append(input.charAt(i));

}else if (Character.isDigit(input.charAt(i))){

//如果是数字

sb.append(input.charAt(i));

}else {

return new StringBuilder("But the expression contains unrecognizable characters");

}

}

//把栈内剩余的运算符都弹出站

for (int i = 0; i <= opStack.size(); i++) {

sb.append(opStack.pop());

}

return sb;

}

public static void main(String[] args) {

RpnMain rpnMain = new RpnMain();

Scanner sc = new Scanner(System.in);

while (true) {

System.out.println("==========================\nPlease input an expression:");

String input = sc.nextLine();

if ("q".equals(input)) {

sc.close();

return;

} else {

if (rpnMain.isMatch(input)) {

System.out.println("The expression's brackets are matched");

// 获取逆波兰式

System.out.println(rpnMain.getRpn(input));

} else {

System.out.println("Error: The expression's brackets are not matched! Enter 'q' to exit");

}

}

}

}

}

测试：

原文出处：https://www.cnblogs.com/xpwi/p/11050692.html