北理工数据结构实验二.docx
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北理工数据结构实验二
北理工数据结构实验二
一、实验目的
1.通过实验实践、巩固栈的相关操作；
2.熟悉VC环境，加强编程、调试的练习；
3.用C语言实现栈的抽象数据类型，实现栈的建立、进栈、出栈、取数据等基本操作；
4.用C语言实现判断运算符优先级、表达式求值等基本操作；
5.理论知识与实际问题相结合，利用上述基本操作实现简单计算器。
二、实验内容
1、简单计算器。
请按照四则运算加、减、乘、除、幂（^）和括号的优先关系和惯例，编写计算器程序。
要求：
1从键盘输入一个完整的表达式，以回车作为表达式输入结束的标志。
2输入表达式中的数值均为大于等于零的整数。
中间的计算过程如果出现小数也只取整。
例如，输入：
4+2*5=输出：
14
输入：
（4+2）*（2-10）=输出：
-48
三、程序设计
1、概要设计
为实现上述程序功能，应用栈存储运算符和操作数，为此需要建立一个抽象数据类型：
栈。
（1）、栈的抽象数据类型定义为：
ADTStack{
数据对象：
D={ai|ai∈ElemSet,i=1,2,3……,n,n≥0}
数据关系：
R1={|ai∈D,i=1,2,……,n}
基本操作：
InitStack（&S）
操作结果：
创建一个空栈S。
Push（&S,e）
初始条件：
栈S已存在
操作结果：
插入运算符e作为新的栈顶元素
GetTop（&S）
初始条件：
栈S已存在且非空
操作结果：
用e返回寄存运算符栈S的栈顶元素
Pop（&S,&e）
初始条件：
栈S已存在且非空
操作结果：
删除寄存运算符栈S的栈顶元素
Operate（a,theta,b）
初始条件：
a，b为整数，theta为运算符
操作结果：
返回a与b运算的结果
Precede（d,c）
初始条件：
d，c为运算符
操作结果：
若d优先级大于c,返回‘>’；若d优先级小于c,返回‘<’；若d优先级等于c,返回‘=’；
EvaluateExpression（）
初始条件：
输入合法的表达式
操作结果：
返回表达式的值
}ADTStack
⑵主程序流程
调用EvaluateExpression（）函数计算表达式的值，并将结果输出在屏幕上。
⑶各函数模块的调用关系
先由主函数调用计算求值函数；
再由求值模块调用栈构造函数，构造两个栈分别用来保存操作数和运算符，然后根据情况多次调用进栈、出栈、取栈顶元素、判断运算符优先级、计算表达式的值等多个函数，计算并返回表达式的值；
最后由主函数在屏幕上输出表达式的结果。
⑷流程图
2、详细设计
（1）、宏定义
#defineSTACK_INIT_SIZE10//栈存储空间的初始分配量
#defineSTACKINCREMENT10//空间的分配增量
#defineOK1//正确时返回值为真
#defineERROR0//出错时返回值为假
（2）、抽象数据类型定义
typedefcharElemType1;//定义元素类型1为char
typedefintElemType2;//定义元素类型2为int
typedefstruct
{//栈SqStack1存储元素为char
ElemType1*base;//栈空间基址
ElemType1*top;//栈顶指针
intstacksize;//当前分配的栈空间大小
}SqStack1;
typedefstruct
{//栈SqStack2存储元素为int
ElemType2*base;//栈空间基址
ElemType2*top;//栈顶指针
intstacksize;//当前分配的栈空间大小
}SqStack2;
（3）、操作算法程序实现：
intInitStack1（SqStack1&S）
{//构造一个空栈S
S.base=（ElemType1*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（ElemType1））;
//为顺序栈动态分配存储空间
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;//分配失败
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}//InitStack1
intPush1（SqStack1&S,ElemType1e）
{//将元素e插入栈中，使其成为新的栈顶元素
if（S.top-S.base>=S.stacksize）//若栈满则追加存储空间
{S.base=（ElemType1*）realloc（S.base,（S.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（ElemType1））;
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;//存储分配失败
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;//元素e插入栈顶，后修改栈顶指针
returnOK;//*S.top=e;S.top++;
}//Push1
charGetTop1（SqStack1S）
{//取栈顶元素并返回其值
ElemType1e;
if（S.top==S.base）
returnERROR;//栈空
e=*（S.top-1）;
returne;
}//GetTop1
intPop1（SqStack1&S,ElemType1&e）
{//删除栈顶元素，并用e返回其值
if（S.top==S.base）
returnERROR;//栈空
e=*--S.top;//--S.top;e=*S.top;
returnOK;
}//Pop1
intInitStack2（SqStack2&S）
{//构造一个空栈S
S.base=（ElemType2*）malloc（STACK_INIT_SIZE*sizeof（ElemType2））;
//为顺序栈动态分配存储空间
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;//分配失败
S.top=S.base;
S.stacksize=STACK_INIT_SIZE;
returnOK;
}//InitStack2
intPush2（SqStack2&S,ElemType2e）
{//将元素e插入栈中，使其成为新的栈顶元素
if（S.top-S.base>=S.stacksize）//若栈满则追加存储空间
{S.base=（ElemType2*）realloc（S.base,（S.stacksize+STACKINCREMENT）*sizeof（ElemType2））;
if（!
S.base）exit（OVERFLOW）;//存储分配失败
S.top=S.base+S.stacksize;
S.stacksize+=STACKINCREMENT;
}
*S.top++=e;//元素e插入栈顶，后修改栈顶指针
returnOK;//*S.top=e;S.top++;
}//Push2
intGetTop2（SqStack2S）
{//取栈顶元素并返回其值
ElemType2e;
if（S.top==S.base）
returnERROR;//栈空
e=*（S.top-1）;
returne;
}//GetTop2
intPop2（SqStack2&S,ElemType2&e）
{//删除栈顶元素，并用e返回其值
if（S.top==S.base）
returnERROR;//栈空
e=*--S.top;//--S.top;e=*S.top;
returnOK;
}//Pop2
intIn（charc）
{//判断c是否为运算符，是则返回1，否则返回0。
if（c=='+'||c=='-'||c=='*'||c=='/'||c=='^'||c=='（'||c=='）'||c=='='）
return1;
else
return0;
}//In
charPrecede（chard,charc）
{//判断运算符d与运算符c的优先级
switch（c）
{
case'+':
switch（d）
{
case'+':
return'>';break;
case'-':
return'>';break;
case'*':
return'>';break;
case'/':
return'>';break;
case'^':
return'>';break;
case'（':
return'<';break;
case'）':
return'>';break;
case'=':
return'<';break;
}
case'-':
switch（d）
{
case'+':
return'>';break;
case'-':
return'>';break;
case'*':
return'>';break;
case'/':
return'>';break;
case'^':
return'>';break;
case'（':
return'<';break;
case'）':
return'>';break;
case'=':
return'<';break;
}
case'*':
switch（d）
{
case'+':
return'<';break;
case'-':
return'<';break;
case'*':
return'>';break;
case'/':
return'>';break;
case'^':
return'>';break;
case'（':
return'<';break;
case'）':
return'>';break;
case'=':
return'<';break;
}
case'/':
switch（d）
{
case'+':
return'<';break;
case'-':
return'<';break;
case'*':
return'>';break;
case'/':
return'>';break;
case'^':
return'>';break;
case'（':
return'<';break;
case'）':
return'>';break;
case'=':
return'<';break;
}
case'^':
switch（d）
{
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