实验报告2.docx
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实验报告2
实验报告2
1、需求分析：
说明课题设计的任务；
课题任务是编写一个简易计算器，实现简单计算器的功能,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。
对于正确的计算表达式应输出结果，对于不正确的表达式应当进行报错，对计算过程中的错误，也应给与提示。
2、概要设计：
说明课题中用到的抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的调用关系；
为实现上述程序功能，应使用两个栈，分别寄存操作数与运算符。
为此，需要栈的抽象数据结构。
程序计算的过程中，每次读入一个元素（数据或算符），每当程序读入的新算符，优先级低于算符栈的栈顶元素，则弹出栈顶元素与数据栈的栈顶的两个元素进行运算，并将结果压入数据栈。
重复进行知道算式运算完毕。
（1）、栈的抽象数据类型定义为：
ADTStack{
数据对象：
D=
数据关系：
R1=
约定端为栈顶，端为栈底。
基本操作：
InitStack（&S）
操作结果：
创建一个空栈S。
GetTop（S,&e）
初始条件：
栈S已存在且非空。
操作结果：
用e返回S的栈顶元素。
Push（&S,e）
初始条件：
栈S已存在。
操作结果：
插入元素e为新的栈顶元素。
Pop（&S,&e）
初始条件：
栈S已存在且非空。
操作结果：
删除S的栈顶元素，并用e返回其值。
In（m,a[]）
操作结果：
若m是运算符，返回TRUE。
Precede（m,n）
初始条件：
m，n为运算符。
操作结果：
若m优先级大于n，返回>，反之亦然。
Operation（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。
EvaluateExpression（p[]）
初始条件：
输入合法的表达式。
操作结果：
返回表达式的值。
}ADTStack
（2）、宏定义
#defineSTACK_INIT_SIZE100
#defineSTACKINCREMENT10
#defineOVERFLOW-2
#defineOK1
#defineERROR0
#defineTRUE1
#defineFALSE0
（3）、主程序流程
首先定义char型数组，将输入的表达式存入。
随后调用EvaluateExpression（expression）函数计算结果，最后输出在屏幕上。
（4）、模块调用关系：
由主函数模块调用输入模块与求值模块。
求值模块调用表达式转化模块与表达式求职模块，计算并返回表达式的值。
最后主程序调用输出模块输出结果。
3、详细设计：
实现程序模块的具体算法；
算法包括输入检查部分和运算部分。
算法检查部分再分为两部分：
1.非法字符检查：
检查算式中是否有非法字符，如有，报错退出。
2.括号匹配检查：
括号匹配检查运用栈，每次读入若为’（‘，则将其加入栈，若读到’）’则令栈顶’（‘出栈，运行结束后应当栈为空。
若栈非空，或运算过程中出现读到’）’而栈顶为’）’均报错退出。
运算部分：
1.符号优先级函数：
定义符号的优先级，同级则为算符栈顶优先级高。
2.符号运算函数：
定义算符作用，输入两个数据与算符进行运算。
3.运算主函数：
主函数调用上边两个函数，并持续进行一下操作。
读入元素，若为数
据元素，则存入数据栈；若为算符元素，则判断：
当前算符元素与当
前算符栈栈顶元素优先级比较，若栈顶元素优先级高，则弹出栈顶元
素，并弹出数据栈的两个栈顶元素，并使这两个元素进行计算，并放
回数据栈栈顶。
直至运算结束。
运算结束后两个栈均应为空栈，若不
是这样，则证明输入有误。
4、调试分析：
调试过程中遇到的问题及解决方法；经验和体会等；
调试过程中结束后，我对大量的输入进行了尝试，期间不断的发现错误，并不断地修正。
并且修正了，除以0的情况应为NaN。
程序也越来越长，主题程序其实并不复杂，但是对于本题这种有较多细节的问题，再不断地调试过程中，代码长度增加了很多。
5、测试结果：
列出测试结果，包括输入和输出；
6、附录：
带注释的源程序。
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
doubleD_Operate（doublex,charop,doubley）
{
doublea;
switch（op）
{
case'+':
a=x+y;break;
case'-':
a=x-y;break;
case'*':
a=x*y;break;
case'/':
a=x/y;break;
case'^':
a=pow（x,y）;break;
}
returna;
}
charPrecede（charop1,charop2）
{
if（（（op1=='+'||op1=='-'）&&（op2=='+'||op2=='-'||op2=='）'||op2=='='））||\
（（op1=='*'||op1=='/'）&&（op2=='+'||op2=='-'||op2=='*'||op2=='/'||op2=='）'||op2=='='））\
||（op1=='^'&&（op2=='+'||op2=='-'||op2=='*'||op2=='/'||op2=='）'||op2=='='）））
return'>';
if（（op1=='（'&&op2=='）'）||（op1=='='&&op2=='='））
return'=';
else
return'<';
}
intillegal_char（strings,inti）
{
intj=0;
while（j{
if（s[j]>='0'&&s[j]<='9'）
j++;
elseif（s[j]=='+'||s[j]=='-'||s[j]=='*'||s[j]=='/'||s[j]=='.'||s[j]=='（'||s[j]=='）'||s[j]=='^'）
j++;
else
{
cout<<"WrongInput!
"<return0;
}
}
return1;
}
intmatch（strings）
{
inti=0,top=0;
charstack[50];
while（s[i]!
='\0'）
{
if（s[i]=='（'）
{
stack[top]=s[i];
top++;
}
if（s[i]=='）'）
if（stack[top-1]=='（'）
{
inta=i+1;
stack[top-1]=NULL;
top--;
}
else
{
cout<<"WrongInput!
"<return0;
}
i++;
}
if（top!
=0）
{
cout<<"WrongInput!
"<return0;
}
return1;
}
classNUMstack
{
public:
doublenum[1000];
inttop;
voidstart（）
{
for（inti=0;i<1000;i++）
num[i]=0;
top=0;
}
voidpush（chara）
{
num[top]=num[top]*10+（a-'0'）;
}
doublepop（）
{
top--;
doublenumber=num[top];
num[top]=0;
returnnumber;
}
doublegetTop（）
{returnnum[top-1];}
voidlift（）
{top++;}
};
classOPERstack
{
public:
charoper[1000];
inttop;
voidstart（）
{
oper[0]='=';
for（inti=1;i<1000;i++）
oper[i]=NULL;
top=1;
}
voidpush（chara）
{
oper[top]=a;
top++;
}
charpop（）
{
top--;
charop=oper[top];
oper[top]=NULL;
returnop;
}
chargetTop（）
{
returnoper[top-1];
}
};
voidcalculate（stringequation）
{
NUMstacknumber;
OPERstackoper;
number.start（）;
oper.start（）;
inti=0,len=0,k;
charp,sig;
doubleyuan1,yuan2;
while（equation[i]!
='\0'）
{
len++;
i++;
}
if（equation[len-1]!
='='）
{
cout<<"WrongInput!
"<return;
}
intle;
le=illegal_char（equation,len-1）;
if（le==0）
return;
le=match（equation）;
if（le==0）
return;
for（i=0;i{
if（equation[i]=='!
'）
{
yuan1=number.pop（）;
if（yuan1==0）
{
number.num[number.top]=0;
number.lift（）;
}
else
{
number.num[number.top]=1;
for（k=1;k<=yuan1;k++）
number.num[number.top]=k*number.num[number.top];
number.lift（）;
}
}
elseif（equation[i]>='0'&&equation[i]<='9'）
{
number.push（equation[i]）;
if（（equation[i+1]<'0'||equation[i+1]>'9'）&&equation[i+1]!
='.'）
number.lift（）;
}
elseif（equation[i]=='.'）
{
intx=1;
while（equation[i+x]>='0'&&equation[i+x]<='9'）
{
number.num[number.top]+=（（equation[i+x]-'0'）/pow（10,x））;
x++;
}
x--;
number.lift（）;
i=i+x;
}
elseif（equation[i]=='（'）
{
oper.push（equation[i]）;
}
else
{
if（oper.top==1）oper.push（equation[i]）;
else
{
chartemp1=oper.getTop（）;
chartemp2;
temp2=equation[i];
p=Precede（temp1,temp2）;
if（p=='<'）
oper.push（temp2）;
if（p=='>'||p=='='）
{
charrep=p;
while（（rep=='>'||p=='='）&&（oper.top-1>0））
{
sig=oper.pop（）;
yuan1=number.pop（）;
yuan2=number.getTop（）;
if（sig=='/'&&yuan1==0）
{
cout<<"NaN"<return;
}
if（sig=='^'&&yuan2<0&&yuan1>0&&yuan1<1&&（static_cast（1/yuan1））%2==0）
{
cout<<"NaN"<return;
}
{
number.num[（number.top）-1]=D_Operate（yuan2,sig,yuan1）;
temp1=oper.getTop（）;
rep=Precede（temp1,temp2）;
}
}
if（equation[i]=='）'）
oper.pop（）;
else
oper.push（equation[i]）;
}
}
}
}
if（number.num[0]==ceil（number.num[0]））
cout<else
{cout<}
intmain（）
{
stringequation;
cin>>equation;
calculate（equation）;
}
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