相比于后缀表达式，为什么前缀表达式不常用

尽管前缀表达式和后缀表达式都是中缀表达式的一种替代形式，但后缀表达式在实践中的应用远比前缀表达式更广泛。这种偏好背后的原因是多方面的。

1. 易于解析

后缀表达式之所以容易解析，是因为它遵循后缀记法，即运算符位于其操作数之后。这种结构允许我们使用简单的栈来评估表达式。我们遍历表达式，将操作数推入栈中，直到遇到运算符。然后，我们将栈顶的两个操作数弹出，执行运算，并将结果推回栈顶。这种方法简单且高效。

相反，前缀表达式遵循前缀记法，这意味着运算符位于其操作数之前。这使得解析变得更加困难，因为我们需要跟踪运算符与其操作数之间的关系。

2. 更自然的顺序

后缀表达式与我们日常生活中的数学运算方式更加自然一致。我们通常先写下操作数，然后再写运算符。例如，我们写 2 + 3 而不是 + 2 3。这种熟悉的顺序使后缀表达式更容易阅读和理解。

前缀表达式则违反了这种自然的顺序，可能会造成混乱和误解。例如，前缀表达式 * + 2 3 表示 2 + 3 而不是 2 * 3。

3. 优先级和括号

后缀表达式消除了对优先级规则和括号的需求。这是因为运算符始终位于其操作数之后，它们的优先级由它们的顺序确定。例如，在表达式 2 3 + 4 * 中，乘法运算符比加法运算符优先，因为它在加法运算符之后。

前缀表达式在处理优先级和括号时存在更大的挑战。我们需要记住运算符的优先级规则，并且在必要时使用括号来强制执行特定的运算顺序。这会增加表达式的复杂性和易错性。

4. 硬件实现

后缀表达式在硬件实现方面也更有优势。现代计算机处理器通常采用流水线架构，允许指令并行执行。后缀表达式可以很容易地转换为指令流，最大限度地提高流水线的效率。

前缀表达式在硬件实现上存在更大的挑战。由于运算符位于操作数之前，处理器需要在执行前跟踪运算符及其操作数之间的关系。这会增加硬件的复杂性和执行时间。

5. 优化和简化

后缀表达式允许更轻松地进行优化和简化。由于它是后缀记法的，我们可以使用各种算法来移除冗余操作和常量折叠。这可以显着提高表达式的性能和可读性。

前缀表达式在优化和简化方面受到更大的限制。由于运算符位于操作数之前，我们无法在不改变表达式含义的情况下轻松地删除或重新排列它们。

总结

综合考虑，后缀表达式的易于解析、自然顺序、优先级处理、硬件实现优势以及优化潜力等因素，使得它比前缀表达式在实践中更受欢迎。虽然前缀表达式在某些特定场景中可能有其用途，但后缀表达式无疑是中缀表达式替代形式的首选。

在计算机科学领域，表达式评估是一个核心的课题。在评估表达式时，有两个主要选项：后缀表达式（逆波兰表示法）和前缀表达式（波兰表示法）。尽管两者都使用类似的符号表示，但它们在操作顺序和优先级方面存在显著差异。本文将深入探讨为什么前缀表达式在实际应用中鲜少使用，而其后缀表达式却广受欢迎。

操作顺序和括号

在数学中，乘法和除法优先于加法和减法。为了确保表达式的正确评估，我们在使用算术运算符时会使用括号来指定运算的顺序。后缀表达式通过将运算符放在操作数之后巧妙地消除了对括号的需求。例如，表达式 “5 3 +” 表示将 5 和 3 相加，而 “5 3 2 – 1 * +” 表示更复杂的运算。

相比之下，前缀表达式采用完全不同的方法。运算符位于操作数之前，这导致表达式变得更加冗长且难以理解。以同样的例子来说，前缀表达式 “*-+5321” 表示执行以下操作：先乘以 1 和 2，然后对结果与 3 相加，最后从结果中减去 5。虽然前缀表达式在理论上可以消除括号，但其执行顺序却变得更加复杂。

优先级和结合性

运算符的优先级决定了它们在表达式中执行的顺序。当两个或多个运算符优先级相同时，结合性规则决定了从左到右还是从右到左执行运算。后缀表达式从左到右执行运算，确保了优先级和结合性的一致性。例如，表达式 “5 3 * 2 1 +” 首先将 3 乘以 2，然后将 5 加到结果中。

前缀表达式在处理优先级和结合性时遇到了更多的挑战。由于运算符在操作数之前，很难确定运算的顺序。为了解决这个问题，必须使用额外的规则来指定运算符的优先级和结合性，这增加了表达式的复杂性。

可读性和易用性

后缀表达式被认为比前缀表达式更易于理解和使用。人类阅读和理解语言的方式是自左向右，这与后缀表达式的运算顺序相吻合。将运算符放在操作数之后使得表达式与我们自然使用的语言更接近，从而提高了可读性。

前缀表达式的运算顺序与人类语言习惯相反，这使得阅读和理解变得更加困难。此外，前缀表达式的冗长和复杂性使其难以记忆和使用。

编程语言和计算器的偏好

编程语言和计算器在很大程度上影响了前缀和后缀表达式的普及。大多数编程语言都采用了后缀表达式的变体，称为逆波兰表示法。逆波兰表示法将数据存储在堆栈中，允许直接评估表达式而无需使用括号。这种表示法简化了编译器和解释器的设计，使其更高效。

计算器通常采用后缀表达式，因为它们需要处理用户输入的表达式。后缀表达式易于输入和评估，使计算器能够快速且准确地提供结果。

结论

综上所述，前缀表达式不常用的原因在于其复杂的操作顺序、对括号的依赖、较低的优先级处理能力、较差的可读性和易用性，以及编程语言和计算器的广泛偏好。尽管前缀表达式在理论上可以消除括号，但其优点被其固有的复杂性所抵消。与之相比，后缀表达式以其易于理解、高效执行和广泛应用而成为表达式评估的标准。

在计算机科学的世界里，表达式求值是至关重要的。表达式的求值方式有多种，其中两种最常见的是后缀表达式（也称为逆波兰表示法）和前缀表达式（也称为波兰表示法）。虽然这两种表达方式都有各自的优点，但我发现自己在实践中更倾向于使用后缀表达式。以下是为什么我更喜欢后缀表达式的原因：

可读性更好

后缀表达式的可读性明显优于前缀表达式。后缀表达式将操作数放在操作符之后，因此表达式从左到右逐个读取时，可以清楚地看出运算顺序。例如，”2 + 3 * 4″这个后缀表达式很容易理解，因为它遵循我们的自然阅读顺序：先乘以 3 和 4，然后将结果加到 2 上。

相比之下，前缀表达式将操作符放在操作数之前，这使得阅读和理解表达式变得更加困难。对于同一个表达式，前缀表达式为 “* 3 4 + 2″。操作符优先级和关联性规则在这里变得至关重要，因为我们必须从右向左解析表达式。

易于实现

后缀表达式的实现比前缀表达式更容易。这是因为后缀表达式使用栈数据结构，这是一个先进后出的数据结构。当我们遇到一个操作数时，我们将其压入栈中。当我们遇到一个操作符时，我们从栈中弹出两个操作数，执行操作，并将结果压入栈中。这个过程一直持续到我们处理完整个表达式。

前缀表达式不能使用栈来实现，因为操作符位于操作数之前。这使得实现更复杂，需要使用递归或其他方法。

效率更高

后缀表达式通常比前缀表达式效率更高。这是因为后缀表达式消除了对括号的需求。在中缀表达式（通常使用括号来指示运算顺序）中，括号会增加表达式的复杂性，并且需要额外的处理来确定运算顺序。

后缀表达式不需要括号，因为操作符始终遵循操作数。这简化了求值过程，并提高了整体效率。

更自然

在我看来，后缀表达式比前缀表达式更自然。它遵循我们自然说话和写作的方式，即操作数在前，操作符在后。例如，当我们说”把三个苹果和两个橘子加起来”时，我们不会说”加苹果橘子三二”。

广泛使用

后缀表达式在各种编程语言和计算机系统中得到广泛使用。例如，后缀表达式是 Forth 编程语言的基础，也是许多计算器和电子表格程序的默认表示法。它的广泛使用进一步证明了其实用性和有效性。

总结

综上所述，我更喜欢后缀表达式，因为它具有更好的可读性、易于实现、更高效、更自然，并且得到广泛使用。虽然前缀表达式在某些情况下可能有其优点，但我认为后缀表达式在大多数实际应用中提供了更好的整体解决方案。