数据结构课程设计带括号的算术表达式求值Word下载.docx
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Pop（）;
//出栈操作
GetHead（）;
//返回栈中的最顶层元素
MakeEmpty（）;
//清空栈操作
Calculatormethod:
Calculator（）;
//计算主体
celarstream（）;
//清空输入流
Prior（）;
//返回运算符的优先级
done（）;
//做一次二元运算
output（）;
//打印结果并输出
EnEmpty（）;
//调用MakeEmpty（）,并清空栈
2.cpp文件
Calculator.cpp
Method:
intmain（）;
//主程序
3.程序流程图
开始
优先级比较算法
Data算法
建立栈
存放操作字符
存放数据
调用Calculator（）
计算
结束
4.功能描述
（1）所有函数都是在calculator（）函数为主体，调用其他函数开始的。
Calculator函数让输入的中缀表达式按字符读取。
（2）如果读取为操作数，则将字符返回输入流（cin.putback），读操作数并进data栈，然后读入下一字符送入ch。
（3）如果读取为操作符，则判断操作符类型，确定优先级。
不同的优先数的操作符进行不同的运算。
（4）用output函数进行结果等的输出。
（5）Enempty为清空两个栈。
（6）主函数调用时，创建calculator实例，调用calculator函数进行计算，然后调用output函数进行输出，最后调用enempty清空栈。
注：
程序有两个栈，分别为data和sign。
分别存放操作数和操作符；
此程序要求输入的是中缀表达式，即直接对中缀表达式求值,不用转化为后缀在求值。
五、源程序清单:
#include<
iostream.h>
string.h>
stdio.h>
stdlib.h>
assert.h>
#defineERROR-1
#defineBLANK0
#defineDATA1
#defineKUOHAO15
#defineKUOHAO22
#defineADD_OR_SUB3
#defineMUT_OR_DIV4
constintsize=500;
template<
classElem>
classStack;
classStackNode//堆栈的结点类
{
friendclassStack<
Elem>
;
Elemelem;
StackNode<
*link;
StackNode（Eleme=0,StackNode<
*l=NULL）:
elem（e）,link（l）
{
//cout<
<
"
elemis:
"
e<
endl;
}
};
classStack
intnumber;
*head;
public:
Stack（）:
number（0）,head（NULL）{}
~Stack（）
*tmp=head;
while（head!
=NULL）
head=head->
link;
deletetmp;
tmp=head;
voidPush（constElem&
e）
number++;
head=newStackNode<
（e,head）;
voidMakeEmpty（）
number=0;
voidPop（）
assert（number!
=0）;
number--;
ElemGetHead（）
returnhead->
elem;
intGetNumber（）const{returnnumber;
}//返回堆栈中元素的数目
classCalculator
private:
Stack<
double>
data;
//数据栈
char>
sign;
//运算符栈
intflag;
//标志位表示前一个输入的是数还是一个运算符
Calculator（）
flag=BLANK;
~Calculator（）{}
intPrior（charch）const//返回运算符的优先级
switch（ch）
case'
）'
:
return1;
+'
-'
return2;
case'
*'
/'
return3;
（'
return5;
default:
return-1;
voidclearstream（）//清空输入流
charch;
while（cin>
>
ch,ch!
='
'
）;
}
voiddone（charch）//做一次二元运算
doublea,b;
a=data.GetHead（）;
data.Pop（）;
b=data.GetHead（）;
b+=a;
break;
b-=a;
b*=a;
if（a==0）
{cout<
除数为零!
返回系统默认值如下"
b/=a;
default:
break;
data.Push（b）;
voidCalculate（）
doubled;
）
{
if（ch>
0'
&
&
ch<
9'
||ch=='
.'
）
if（flag==DATA）
{cout<
\nErrorinput!
小数点只能有一位!
flag=ERROR;
clearstream（）;
return;
cin.putback（ch）;
cin>
d;
data.Push（d）;
flag=DATA;
else//如果输入的是字符，则作出判断
intprio=Prior（ch）;
chartempch,chprior;
switch（prio）
case-1:
cout<
不允许的字符"
case1:
//如果是一个后括号，
tempch=sign.GetHead（）;
//是合法的运算，取一个运算符
flag=KUOHAO2;
while（tempch!
）//做完这一重括号内的所有运算
sign.Pop（）;
done（tempch）;
if（sign.GetNumber（）!
=0）
sign.Pop（）;
case2:
//如果读入的是一个+或者-号，
//如果+前面没有数据，或者+是被写在括号里的，则向//它的前面压入一个0到data
if（flag==BLANK||data.GetNumber（）==0||flag==KUOHAO1）
data.Push（0）;
//push0tostack
//sign.Push（ch）;
//push+/-tostack
//如果它前面是一个后括号，因后括号里的内容已经做过//运算，故只当一个一般的来做
if（flag==KUOHAO2||flag==DATA）
while（sign.GetNumber（）&
sign.GetHead（）!
Prior（sign.GetHead（））>
=Prior（ch））
done（sign.GetHead（））;
flag=ADD_OR_SUB;
sign.Push（ch）;
case3:
//如果当前输入是一个*或者/号
//如果前一个输入是一个*或者/号
//如果它前面不只一个数字，则做它前面的运算
if（data.GetNumber（）!
=1）
chprior=Prior（sign.GetHead（））;
if（chprior>
=Prior（ch）&
chprior=sign.GetHead（）;
done（chprior）;
sign.Push（ch）;
flag=MUT_OR_DIV;
case5:
//如果当前的是一个前括号
//如果它前面输入的是一个数据，则提示出错
if（flag==DATA）
\n输入错误!
数据后不能直接跟括号!
sign.Push（ch）;
flag=KUOHAO1;
非法字符!
ch<
if（sign.GetNumber（）&
sign.GetHead（）=='
）
cout<
\n括号不配对!
//前括号没有找到后括号
return;
if（flag==MUT_OR_DIV||flag==ADD_OR_SUB）
\n表达式没有写完!
endl;
while（sign.GetNumber（））
if（sign.GetHead（）=='
\n括号不配对！
flag=ERROR;
done（sign.GetHead（））;
voidOutPut（）
\nTheansweris:
data.GetHead（）<
voidEnEmpty（）
data.MakeEmpty（）;
sign.MakeEmpty（）;
Calculator.cpp
#include"
StackNode.h"
Calculator.h"
intmain（）
chariscontinue='
Y'
Calculatorcal;
while（iscontinue=='
cout<
************************************************"
请输入你要计算的中缀表达式,以等号结束:
cal.Calculate（）;
cal.OutPut（）;
cal.EnEmpty（）;
是否继续（Y/N）?
cin>
iscontinue;
iscontinue=toupper（iscontinue）;
六、运行结果:
正常情况:
异常情况:
1.输入非法字符时:
2.输入的数据直接跟括号时:
3.左右括号没有同时出现时:
4.表达式没有写完时:
5.输入的除数为0时:
6.当输入多个小数点时:
七、实验运行情况分析
1．算法分析
程序利用两个栈，存放操作符和操作数，从输入流里读取字符。
将不同的操作符分类，规定优先数，利用前后操作符在栈的优先数不同，执行不同的操作符。
利用堆栈的“后进先出”（lastinfirstout）的特点实现中缀表达式的求值，效率较高并且比较容易完成代码的编写。
2．运行结果分析
（1）程序能够接受浮点数并正确表达式的值
（2）程序能够识别单目运算符
（3）当输入非法字符时，程序退出并提示表达式不符合要求
（4）程序可以识别除数为零的情况,并返回一个系统默认值
（5）程序能够识别当表达式不完整时的情况,并提示错误
（6）当输入一个含多个小数点的错误数字时,程序报错
（7）程序可以识别当括号不匹配时的错误
3．运行环境
该程序对运行环境要求较低，在单核计算机上也可以运行，内存最低要求56M。
在VisualC++6.0以及高于6.0的版本中基本可以运行.
参考文献：
[1]《C++大学教程》邱仲潘等译电子工业出版社2001.7
[2]《数据结构（用面向对象方法与c++描述）》殷人昆编著清华大学出版社1999.7
[3]《数据结构与算法（C++版）实验和课程设计教程》清华大学出版社
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