精选云南大学软件学院数据结构实验3.docx
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精选云南大学软件学院数据结构实验3
云南大学软件学院数据结构实验报告
实验难度：
A□B□C□
序号
学号
姓名
成绩
指导教师
（签名）
学 期：
2017秋季学期
任课教师:
实验题目:
组员及组长:
承担工作：
联系电话:
电子邮件:
完成提交时间：
年月日
一、【实验构思（Conceive）】（10%）
（本部分应包括：
描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计等相关知识，对问题进行概要性地分析）
魔王语言的解释规则：
大写字母表示魔王语言的词汇，小写字母表示人的词汇语言,魔王语言中可以包含括号，魔王语言的产生式规则在程序中给定，当接收用户输入的合法的魔王语言时，通过调用魔王语言翻译函数来实现翻译。
在A的基础上，（根据产生式）自定义规则，将一段魔王的话翻译为有意义的人类语言（中文）：
输入wasjg,则魔王语言解释为“我爱数据结构”。
运用了离散数学的一些基本知识及程序设计知识。
二、【实验设计（Design）】（20%）
（本部分应包括：
抽象数据类型的定义和基本操作说明，程序包含的模块以及各模块间的调用关系，关键算法伪码描述及程序流程图等，如有界面则需包括界面设计，功能说明等）
//---------------抽象数据类型的定义------------------//
#defineSTACK_INIT_SIZE50
#defineSTACKINCREMENT10
#defineOVERLOW-2
#defineERROR-1
typedefstruct{
char*base;//顺序栈的栈底指针
inttop;//顺序栈的栈顶
intsize;//栈元素空间的大小
}SqStack;//结构体类型顺序栈
typedefstruct{
char*base;
intfront;
intrear;
}SqQueue;//结构体类型队列
//---------------各个模块功能的描述------------------//
voidInit_SqStack（SqStack&s）//初始化顺序桟
voidPush_SqStack（SqStack&s,charc）//压入数据
intPop_SqStack（SqStack&s,char&e）//出桟
charGetTop_SqStack（SqStacks）//或得栈顶
intIsEmpty_SqStack（SqStacks）//判断是否空栈
voidInit_SqQueue（SqQueue&q）//初始化
voidEn_SqQueue（SqQueue&q,charc）//进队列
intDe_SqQueue（SqQueue&q,char&e）//出队列
voidTranslate（charc）//打印字符
voidReverse（charstr[],charstrtmp[]）//将字符串反向
intExecute（charch[],SqStack&s,SqQueue&q）//魔王语言操作
调用关系：
三、【实现（Implement）】（30%）
（本部分应包括：
抽象数据类型各操作的具体实现代码、关键操作的具体算法实现、函数实现，主程序实现等，并给出关键算法的时间复杂度分析。
如有界面则需包括界面的关键实现方法等。
）
主程序模块：
intmain（）
{
charch[100];
charch1[100];
charch2[100];
chare;
//********************************************************英文解密
printf（"请输入魔王语言：
"）;
gets（ch）;
SqStacks;
SqQueueq;
Init_SqStack（s）;
Init_SqQueue（q）;
if（Execute（ch,s,q）==1）
{
while（De_SqQueue（q,e）==1）
{
Translate（e）;
}
}
else
printf（"输入的括号不匹配!
"）;//左括号比右括号多，不匹配
//********************************************************中文解密
printf（"\n"）;
printf（"请输入魔王语言：
"）;
gets（ch1）;
Init_SqStack（s）;
Init_SqQueue（q）;
Reverse（ch1,ch2）;
{
for（inti=0;ch2[i]!
='\0';i++）
Push_SqStack（s,ch2[i]）;
while（Pop_SqStack（s,e）==1）
{
switch（e）
{
case'w':
printf（"我"）;
break;
case'a':
printf（"爱"）;
break;
case's':
printf（"数据"）;
break;
case'j':
printf（"结"）;
break;
case'g':
printf（"构"）;
break;
}
}
}
return0;
}
其他函数实现代码见七、【代码】部分。
时间复杂复分析：
o（n）。
四、【测试结果（Testing）】（10%）
（本部分应包括：
对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析，可附截图）
输入的魔王语言为：
B（ehnxgz）B
翻译的结果为：
tsaedsaeezegexenehetsaedsae
错误模式：
括号匹配错误提示。
输入的魔王语言为：
wasjg
翻译为汉语的结果为：
我爱数据结构
结论：
此程序能够按照给定的翻译规则解释魔王语言。
五、【实验总结】（10%）
（本部分应包括：
自己在实验中完成的任务，及存在的问题，所完成实验过程中的具体经验总结、心得）
问题关键：
1.栈的初始化，入栈出栈操作，栈为空的判断条件，队列的初始化，入队和出队操作，队列为空的判断。
以及队列中最后一个元素被删除后尾指针的修改。
2.主函数的操作。
由于队列和栈的操作始终为同一个，所以在主函数中，采用指针函数的调用，确保操作在同一个队列和栈上。
3.一些细节处理，比如数组操作等。
4.另在查阅资料时候发现：
将魔王语言作为一个字符串读入进来，首先检查括号是否匹配，如果不匹配就无法解释。
如果匹配，然后将字符串从尾到头依次压入栈S中，将栈S中的内容依次弹出压入栈S2中，直至遇到右括号，将其压入栈S1中，并将栈S2弹出依次压入栈S1中，直至遇到左括号压入栈S1中，这样栈S1中存放的内容就是匹配的第一个内重括号，将栈S1栈顶元素左括号弹出，将左括号下面的那个元素保存在e1变量中，然后将其他元素弹出依次压入栈S3中，在将e1与栈S3中依次弹出的元素压入栈S2中，重复这个过程，直至将魔王语言中所有的括号都处理完为止，所以这个思路可以处理多重括号嵌套的问题。
六、思考题或【项目运作描述（Operate）】（10%）
（注：
选择C难度的才需要填写“项目运作描述”，其他难度的只需完成思考题）
（项目运作描述应包括：
项目的成本效益分析，应用效果等的分析。
）
1.栈：
特点就是一个先进后出的结构。
主要用途：
函数调用和返回，数字转字符，表达式求值，走迷宫等等。
在CPU内部栈主要是用来进行子程序调用和返回，中断时数据保存和返回。
在编程语言中：
主要用来进行函数的调用和返回。
可以说在计算机中，只要数据的保存满足先进后出的原理，都优先考虑使用栈，所以栈是计算机中不可缺的机制。
队列：
特点就是一个先进先出的结构。
只要满足数据的先进先出原理就可以使用队列。
2.可以采用顺序存储结构和链式存储结构，因为他们都是线性表，就像一排站在一条线上的人，位置关系是一个挨一个的，这样的顺序不会改变，而改变点都在头或者尾，仍然保持形态不变的。
七、【代码】（10%）
（本部分应包括：
完整的代码及充分的注释。
注意纸质的实验报告无需包括此部分。
格式统一为，字体:
Georgia,行距:
固定行距12，字号:
小五）
#include
#include
#include
#defineSTACK_INIT_SIZE50
#defineSTACKINCREMENT10
#defineOVERLOW-2
#defineERROR-1
typedefstruct{
char*base;
inttop;
intsize;
}SqStack;
typedefstruct{
char*base;
intfront;
intrear;
}SqQueue;
voidInit_SqStack（SqStack&s）//初始化顺序桟
{
s.base=（char*）malloc（sizeof（char）*STACK_INIT_SIZE）;
if（!
s.base）exit（OVERLOW）;
s.top=0;
s.size=STACK_INIT_SIZE;
}
voidPush_SqStack（SqStack&s,charc）//压入数据
{
if（s.top>=s.size）
{
s.base=（char*）realloc（s.base,（sizeof（char）*（s.size+STACKINCREMENT）））;
s.size+=STACKINCREMENT;
}
s.base[s.top]=c;
s.top++;
}
intPop_SqStack（SqStack&s,char&e）//出桟
{
if（s.top==0）
return0;
s.top--;
e=s.base[s.top];
return1;
}
charGetTop_SqStack（SqStacks）
{
returns.base[s.top-1];
}
intIsEmpty_SqStack（SqStacks）
{
if（s.top==0）
return1;
else
return0;
}
voidInit_SqQueue（SqQueue&q）//初始化
{
q.base=（char*）malloc（sizeof（char）*STACK_INIT_SIZE）;
if（!
q.base）
exit（OVERLOW）;
q.front=0;
q.rear=0;
}
voidEn_SqQueue（SqQueue&q,charc）//进队列
{
if（（q.rear+1）%STACK_INIT_SIZE==q.front）exit（ERROR）;
q.base[q.rear]=c;
q.rear=（q.rear+1）%STACK_INIT_SIZE;
}
intDe_SqQueue（SqQueue&q,char&e）//出队列
{
if（q.front==q.rear）
return0;
e=q.base[q.front];
q.front=（q.front+1）%STACK_INIT_SIZE;
return1;
}
voidTranslate（charc）//打印字符
{
printf（"%c",c）;
}
voidReverse（charstr[],charstrtmp[]）//将字符串反向
{
intlen=strlen（str）;
inti,t=0;
for（i=len-1;i>=0;i--）
strtmp[t++]=str[i];
strtmp[t]='\0';
}
intExecute（charch[],SqStack&s,SqQueue&q）
{
SqStackss;
Init_SqStack（ss）;
charch1[100];
charch2[100];
charch3[100];
charc1,e,c;
intflag=0,t=0,i=0,len;
Reverse（ch,ch1）;//将输入进来的ch反向
for（i=0;ch1[i]!
='\0';i++）
Push_SqStack（s,ch1[i]）;
while（Pop_SqStack（s,e）==1）
{
if（flag!
=0&&e!
='）'）//此处是为了将找到第一个左括号之后的字符全部进入括号操作桟ss中
{
Push_SqStack（ss,e）;
if（GetTop_SqStack（ss）=='（'）//遇到左括号'（'flag加1
{
flag++;
}
continue;
}
if（e=='B'）//如果是字符'B'就进桟
{
Push_SqStack（s,'A'）;
Push_SqStack（s,'d'）;
Push_SqStack（s,'A'）;
Push_SqStack（s,'t'）;
}
elseif（e=='A'）//如果是字符'A'就相对应的字符进队列
{
En_SqQueue（q,'s'）;
En_SqQueue（q,'a'）;
En_SqQueue（q,'e'）;
}
elseif（e=='（'）
{
Push_SqStack（ss,e）;
flag++;//flag每加一次，都有一个左括号,用flag来表示左括号的数量
}
elseif（e=='）'）
{
if（flag==0）
{
printf（"输入的括号不匹配!
\n"）;//左括号和右括号不匹配，右括号比左括号多
exit（-1）;
}
t=0;
while（GetTop_SqStack（ss）!
='（'）
{
Pop_SqStack（ss,c）;
ch2[t++]=c;
}
Pop_SqStack（ss,c）;//弹出左括号'（'
flag--;//每弹出一个左括号就flag减少1
ch2[t]='\0';
len=strlen（ch2）;
if（len==0）//此处是处理空括号的情况
continue;
c1=ch2[len-1];
t=0;
for（i=0;i{
ch3[t++]=c1;
ch3[t++]=ch2[i];
}
ch3[t++]=c1;//对第一个字符的操作（在最后一个字符处加上第一个字符:
上一步的操作时只操作到最后第二个字符）
ch3[t]='\0';
if（IsEmpty_SqStack（ss）==1）//如果操作括号的ss桟里面为空，则说明处理过程结束，ch3字符串现在是标准处理好的字符串，将ch3字符串倒着进入原来的桟s
{
Reverse（ch3,ch2）;
for（i=0;ch2[i]!
='\0';i++）
{
Push_SqStack（s,ch2[i]）;//进入之前操作的桟
}
}
else//如果括号操作桟ss不空，则将操作好的一个括号中的字符压入字符操作桟ss等待下一个右括号字符'）'的输入
{
for（i=0;ch3[i]!
='\0';i++）
{
Push_SqStack（ss,ch3[i]）;
}
}
}
else
En_SqQueue（q,e）;
}
if（flag!
=0）
return0;
else
return1;
}
intmain（）
{
charch[100];
charch1[100];
charch2[100];
chare;
printf（"请输入魔王语言：
"）;
gets（ch）;
SqStacks;
SqQueueq;
Init_SqStack（s）;
Init_SqQueue（q）;
if（Execute（ch,s,q）==1）
{
while（De_SqQueue（q,e）==1）
{
Translate（e）;
}
}
else
printf（"输入的括号不匹配!
"）;//左括号比右括号多，不匹配
//********************************************************中文解密
printf（"\n"）;
printf（"请输入魔王语言：
"）;
gets（ch1）;
Init_SqStack（s）;
Init_SqQueue（q）;
Reverse（ch1,ch2）;
{
for（inti=0;ch2[i]!
='\0';i++）
Push_SqStack（s,ch2[i]）;
while（Pop_SqStack（s,e）==1）
{
switch（e）
{
case'w':
printf（"我"）;
break;
case'a':
printf（"爱"）;
break;
case's':
printf（"数据"）;
break;
case'j':
printf（"结"）;
break;
case'g':
printf（"构"）;
break;
}
}
}
return0;
}
（注：
专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
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