迷你计算器数据结构课程设计报告.docx
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迷你计算器数据结构课程设计报告
数据结构课程设计报告
题目：
迷你计算器
一、课程设计题目：
迷你计算器
二、问题定义：
（由教师指定）
功能要求：
（1）计算任意一个算术表达式的加法、减法、除法以及乘法。
（2）运算数为整数和小数
（3）人机界面自定义，要友好。
如用户输入错误在计算之前可以修改。
三、需求分析
以明确的无歧义的陈述说明课程设计的任务，强调的是程序要做什么？
并明确规定：
1、输入值的范围；
选择运算类型时的输入值范围为：
0~8（选项）；
实际运算的输入值范围为：
实数范围。
2、输出的形式；
Int、double、long、void，bool。
3、程序所能达到的功能；
界面友好，输错时可重新输入，可不断选择并运行程序，可自行选择并退出。
（1）四则运算
（2）复合算法
（3）简单取余
（4）n的m次方
（5）开根号
（6）进制转换
（7）阶乘运算
（8）倒数运算
4、算法涉及的基本理论分析：
迷你计算器所用到的是：
1）、栈的顺序存储结构的算法（结构类型定义），包括：
（1）初始化栈
（2）元素进栈（进栈）
（3）删除元素（出栈）
（4）读取栈顶元素
（5）判断栈是否为空
（6）清楚站内元素，释放动态存储空间
（7）遍历栈元素
2）、括号配对检查，分析：
在此算法中需要扫描待检查程序中的每一个字符，当扫描到每个大、中、圆左括号时，令其进栈，当扫描到每个大、中、圆右括号时，则检查栈顶是否为相应的左括号，若是则作退栈处理，若不是则表明出现了语法错误，应返回0。
当扫描到程序文件结尾后，若栈为空则表明没有发现括号配对的错误，应返回1，反则表明栈中还有未配对的括号，应返回0。
3）、后缀表达式的求值算法，其基本思路是：
把包含后缀算术表达式的一个字符串由一个字符指针参数所指向，每次从该字符串中读入一个字符，若它是空格则不作任何处理，若它是运算符则表明它的两个操作数已经在栈中，其中栈顶元素为运算符的后一个操作数，栈顶元素的前一个元素为运算符的前一个操作数，把它们弹出后进行相应运算并保存到一个变量中，否则，扫描的字符必为数字或小数点，应把从此开始的浮点数字符串转换为一个浮点数并存入变量中，然后把计算或转换得到的浮点数压入到栈中，依次向下扫描每一个字符并进行上述处理；
4）、中辍表达式转换为后辍表达式，其定义是把运算符放到运算对象的后面，其基本思路是：
从头到尾扫描中缀表达式中的每一个字符，对于不同类型的字符进行不同情况的处理；
5）、自编的算法包括：
（1）四则运算
（2）复合算法
（3）简单取余
（4）n的m次方
（5）开根号
（6）进制转换
（7）阶乘运算
（8）倒数运算
（0）退出
6）、开始界面，退出界面。
5、题目研究和实现的价值。
实现了一般计算器的简单运算功能。
界面友好，多样化。
通过完成这样的程序我们可以学到更多的知识。
学习一定要有实践，我们可以了解并塑造软件开发师的基本素质。
我们发现实现什么功能算法是核心。
知道了算法思想就可以借助c语言，c++，java等语言来编程序。
四、算法设计
1、概要设计
阐述说明本算法中用到的所有数据结构的定义及其含义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次（调用）关系。
迷你计算器
（1）.cpp文件分析：
程序头函数
↓
数据结构结构体定义
↓
自编头文件调用
↓
main主函数
↓
minicalculation调用
↓
运行程序
↓
（2）main函数功能分析
main开始
功能主界面
选选项（0-8）
N
判断是否符合
Y
1
四则运算
2
复合运算
3
取余运算
4n的
m
次方
5
开根号
6
进制转换
7
阶乘运算
1
倒数运算
0
退出
结束界面（）
main结束
（3）迷你calculation函数
开始
主界面
while
（1）
while
（1）
cin>>x（0-8）
if（x>=0&&x<=8）N
Y
break
0
8
7
6
5
4
3
2
1
B
程序
C
程序
D
程序
E
程序
F
程序
G
程序
H
程序
A
程序
结束界面（）
结束
（4）A程序
1
界面
while
（1）
cin>>n>>ch>>m
N
判断是否符合
Y
break
switch
Case’/’
倒数运算
Case’*’
开根号
Case’-’
Case’+’
取余运算
Case’+’
四则运算
Chu（）
Cheng（）
Jian（）
Add（）
（4）B，C，D，E，F，G，H程序类似程序
3．详细设计
（1）实现概要设计中定义的所有数据类型；
本次试验中我们主要用到了顺书
typedefdoubleElemType;
structStack
{
ElemType*stack;
inttop;
intMaxSize;
};
（2）所有函数的接口描述；
1初始化栈为空
voidInitStack（Stack&S）
（1）返回值类型：
空
（2）算法用途：
栈的初始化
（3）参数意义：
栈
2进栈
voidPush（Stack&S,ElemTypeitem）
（1）返回值类型：
空
（2）算法用途：
进栈
（3）参数意义：
栈中的所有元素
3桥3出栈
ElemTypePop（Stack&S）
（1）返回值类型：
空
（2）算法用途：
出栈
（3）参数意义：
栈中的所有元素
4读取栈顶元素
ElemTypePeek（Stack&S）
（1）返回值类型：
空
（2）算法用途：
读取栈顶元素
（3）参数意义：
栈中的所有元素
5检查栈是否为空
boolEmptyStack（Stack&S）
（1）返回值类型：
空
（2）算法用途：
检查栈是否为空
（3）参数意义：
栈中的所有元素
6清除线性表的所有元素
voidClearStack（Stack&S）
（1）返回值类型：
空值；
（2）算法用途：
清除线性表的所有元素；
（3）参数S的意义：
栈中的所有元素；
7遍历
voidTraverseStack（Stack&S）
（1）返回值类型：
空值；
（2）算法用途：
栈的遍历；
（3）参数S的意义：
栈中的所有元素；
8括号配对检查
boolBracketsCheck（char*a）
（1）返回值类型：
逻辑类型；
（2）算法用途：
对由a所指字符串为文件名的文件进行括号配对检查；
（3）参数的意义：
文件中的括号；
9后缀表达式的求值算法
doubleCompute（char*str）
（1）返回值类型：
浮点类型；
（2）算法用途：
计算由str所指字符串的后缀表达式的值；
（3）参数的意义：
字符串中的运算符与空格；
10中辍表达式转换为后辍表达式
intPrecedence（charop）
（1）返回值类型：
整型；
（2）算法用途：
返回运算符op所对应的优先级数值；
（3）参数的意义：
运算符；
11、voidChange（char*s1,char*s2）
1、返回类型值：
空
2、change的算法含义：
中辍表达式转换为后辍表达式
3、参数s1、s2的意义：
可以储存数据的栈
12、voidTransform（longnum,intr）
1、返回类型值是：
空
2、Transform算法作用：
转换进制
3、参数:
num的意义：
需要进行转换进制的数；r的意义：
所需转换的进制数
13、doubleadd（doublen,doublem）
1、返回类型：
双精度
2、add的算法作用：
简单加法
3、参数n,m的意义：
输入的数据
14、doublejian（doublen,doublem）
1、返回类型：
双精度
2、jia的算法作用：
简单加法
3、参数n,m的意义：
输入的数据
15、doublecheng（doublen,doublem）
1、返回类型：
双精度
2、cheng的算法作用：
简单乘法
3、参数n,m意义：
输入的数据
16简单取余
intquyu（intn,intm）
1、返回类型：
int
2、cheng的算法作用：
简单取余
3、参数n,m意义：
输入的数据
17n的m次方
doublef（doublen,intm）
1、返回类型：
double
2、cheng的算法作用：
成方运算
3、参数n,m意义：
输入的数据
18简单开根号
doublesqroot（doublen）
1、返回类型：
double
2、cheng的算法作用：
开根号
3、参数n,m意义：
输入的数据
19、阶乘运算
longjiecheng（intn）
1、返回类型：
int
2、cheng的算法作用：
阶乘运算
3、参数n,m意义：
输入的数据
20倒数
doubledaoshu（doublen）
1、返回类型：
double
2、cheng的算法作用：
倒数
3、参数n,m意义：
输入的数据
（3）所有函数的算法描述（只需要写出伪码算法）；
1.栈的初始化
voidInitStack（Stack&S）
{
S.MaxSize=50;
开辟新的栈，产生了继续，失败退出。
S.top=-1;
}
2．元素进栈
voidPush（Stack&S,ElemTypeitem）
{
判断栈是否满，满了扩大一倍，不满继续；
S.top++;
S.stack[S.top]=item;
}
3．出栈
ElemTypePop（Stack&S）
{
判断站是否为空，是给提示，否继续。
S.top--;
returnS.stack[S.top+1];
}
4读取栈顶元素
ElemTypePeek（Stack&S）
{
判断站是否为空，是给提示，否继续。
returnS.stack[S.top];
}
5检查栈是否为空
boolEmptyStack（Stack&S）
{
returnS.top==-1;
}
6删除线性表的所有元素
voidClearStack（Stack&S）
{
逐一删除栈元素。
S.top=-1;
S.MaxSize=0;
}
7遍历
voidTraverseStack（Stack&S）
{
判断是否空，是退出，控制下标逐一输出。
}
8括号配对检查，复合运算错误判断
boolBracketsCheck（char*a）
{
建栈并初始化。
while（a[i]）
{
switch（a[i]）
{
case'{':
case'[':
case'（':
进栈;
case'}':
case']':
case'）':
分别读取栈顶元素判断，是出栈。
判断错误输入并给出提示。
}
判断栈是否空，是返回真，否返回假
}
9后缀表达式的求值算法
doubleCompute（char*str）
{
建栈并初始化
Str存在用switch分别讨论+-*/运算，并求值
ClearStack（S）;
}
10中辍表达式转换为后辍表达式
intPrecedence（charop）
{
+-优先级低；
*/优先级高
}
voidChange（char*s1,char*s2）
{
建栈，并用出栈。
入栈实现7+8变为78+形式。
}
12简单加法
doubleadd（doublen,doublem）
{
doublesum=n+m;
returnsum;
}
13简单减法
doublejian（doublen,doublem）
{
doublea=n-m;
returna;
}
14简单乘法
doublecheng（doublen,doublem）
{
doublea=n*m;
returna;
}
15简单除法
doublechu（doublen,doublem）
{
doublea=n/m;
returna;
}
16简单取余
intchu（intn,intm）
{
inta=n%m;
returna;
}
17n的m次方
doublef（doublen,intm）
{
m=0时直接返回1；
m>0时用递归实现
m<0时控制循环用递归实现
}
18简单开根号
doublesqroot（doublen）
{
doublea=sqrt（n）;
returna;
}
19、阶乘运算
longjiecheng（intn）
{
n=0时1
n>0时用递归实现
}
20倒数
doubledaoshu（doublen）
{
doublea=1/n;
returna;
}
21迷你计算器
voidminicalculation（）
{
主界面
while
（1）
{
选选项（0-8）并判断。
if（x==1）四则运算界面
if（x==2）复合运算界面
if（x==3）简单取余界面
if（x==4）n的m次方界面
if（x==5）开根号界面
if（x==6）进制转换界面
if（x==7）阶乘运算界面
if（x==8）倒数运算界面
if（x==0）退出
}
退出界面
}
（3）对主程序和其他模块也都需要写出伪码算法（伪码算法达到的详细程度建议为：
按照伪码算法可以在计算机键盘直接输入高级程序设计语言程序），可采用流程图、N–S图或PAD图进行描述
main开始
功能主界面
选选项（0-8）
N
判断是否符合
Y
1
四则运算
2
复合运算
3
取余运算
4n的
m
次方
5
开根号
6
进制转换
7
阶乘运算
1
倒数运算
0
退出
结束界面（）
main结束
五、算法实现
迷你计算器
六、软件测试
这里的测试主要是基于功能的黑盒测试，所以首先提出测试的功能点，然后给出测试数据（包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。
）
要求在附件里给出软件的基本数据和测试数据。
具体情况见截屏或运行程序。
minicalculation.h
minicalculation.cpp
日志日志.doc
七、技术讨论（可选）
八、收获与体会
1.学会了一定的c++知识。
2.自己编写了很多小程序。
3.学会了界面美化和程序健壮性。
九、软件运行的部分截图及说明
（1）主界面（有选择0-8，截图时少了一个），输入选项可运行相关内容。
（2）输入1时：
简单四则运算，输入格式已给出。
输错可提示并重新输入。
输入对时运算（只给出了加法，减法、乘法、除法类似，运行正常）
（3）输入2时：
复合四则运算，输入格式已给出，可有括号、加法、减法、乘法、除法混和运算。
输错可提示并重新输入。
输入对时运算
（4）输入3时：
简单取余算法。
输入0时：
输入常数时：
（5）输入4时：
n的m次方运算
输入错误时，给出提示并可重新输入，直到输入正确为止：
正数的正数次方：
负数的正数次方：
正数的负数次方（也可以运算，负数的负数次方）
（6）输入5时：
开根号运算
考虑到了负数不能开根号：
正确的程序如下：
（7）输入6时：
十进制转换成2，4，6，8进制（可选择），输入错时给出提示，并可重新输入，也可安全退出。
二进制：
四进制
六进制
八进制
（8）输入7时：
n的阶乘运算
输入负数时给出提示，并重新输入：
0的阶乘是1：
输入正确时运行：
（9）输入8时：
n的倒数运算
（10）输入0时：
退出界面
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