数据结构算术表达式求值3.docx
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数据结构算术表达式求值3
软件学院
课程设计报告书
课程名称数据结构
设计题目算术表达式求值
专业班级
学号
姓名
指导教师刘金亮
2010年12月
1设计时间2
2设计目的2
3设计任务2
4设计内容3
4.1需求分析3
4.1.1程序的功能3
4.1.2基本要求：
3
4.1.3测试数据：
3
4.2总体设计3
4.2.1程序用到的抽象数据类型3
4.2.2主程序流程图：
4
4.2.3说明各模块之间的调用关系：
4
4.3详细设计4
4.3.1程序中用到的抽象数据类型：
4
4.4测试与分析6
4.4.1测试6
4.4.2调试分析8
4.5附录8
5总结与展望12
1设计时间
2010年12月27至2010年12月30
2设计目的
加强我们的实践能力，掌握数据结构的应用，算法的编写，类C语言的算法转换成C程序并上级调试的基本方法。
对我们基本的程序设计素养的培养和软件工作者作风的训练，起到显著的促进作用。
3设计任务
设计一个程序，演示用算符优先法对算术表达式求值的过程。
4设计内容
4.1需求分析
4.1.1程序的功能
（1）完成运算符和运算数的识别处理。
（2）在识别出运算数的同时，将字符序列形式转换成整数形式。
（3）实现对算数四则混和运算表达式的求值。
4.1.2基本要求：
1、在本次演示中，要输入以字符序列的形式，语法正确且不含变量的整数表达式然后咦“#”结束。
2、由于算符有优先关系，故用栈来实现。
设置运算符栈接收运算符，优先权低的压入栈内，优先权高的进行运算，设置运算数栈，来接收运算数，并存储运行的结果。
3、在读入字符序列的同时，完成运算符合运算数（整数）的识别处理，以及相应的运算，在识别出是运算数的同时，将当前字符序列转换成整数形式。
4.1.3测试数据：
1）8+2-3
2）3*（7-2）
3）8/（4-2）
4.2总体设计
4.2.1程序用到的抽象数据类型
本程序利用栈的概念，利用栈“先进后出”的原则，利用链表的存储结构，进而设计的。
4.2.2主程序流程图：
（1）首先定义一个栈，将字符x入栈定义栈结点，之后x出栈,既得到栈顶元素初始化的一个栈；
（2）对输入的字符判断是否为运算符，并比较其优先级；
（3）在读入字符序列的同时，完成运算符合运算数（整数）的识别处理。
在读入字符序列的同时，完成运算符合运算数（整数）的识别处理在读入字符序列的同时，完成运算符合运算数（整数）的识别处理。
4.2.3说明各模块之间的调用关系：
本算法一共进行了两次调用，第一次调用是charEval_Exp（）对voidPushOptr（SNode*top,charx）和charPopOptr（SNode*top）的调用，第二次是主函数对charEval_Exp（）的调用，完成了运算符的操作，完成字符串对整形的转换。
4.3详细设计
4.3.1程序中用到的抽象数据类型：
栈
#include
#include
#defineNULL0
typedefstructnode{//栈结点
chardate;
structnode*next;
}SNode;
SNode*InitStack（）{//初始化top
SNode*top;
top=（SNode*）malloc（sizeof（SNode））;
top->next=NULL;
returntop;
}
4.3.2对主程序和其它主要函数写出伪码算法：
charEval_Exp（）{//完成运算符操作
chara,b,c,r,f,z;
intresult;
SNode*top[2];
top[0]=InitStack（）;
PushOptr（top[0],'#'）;
top[1]=InitStack（）;
c=getchar（）;
while（c!
='#'||（GetTop（top[0]））!
='#'）{
if（!
In（c））{
PushOptr（top[1],c）;
c=getchar（）;
}
else{
r=Precede（GetTop（top[0]）,c）;
switch（r）{
case'<':
PushOptr（top[0],c）;
c=getchar（）;
break;
case'=':
PopOptr（top[0]）;
c=getchar（）;
break;
case'>':
b=PopOptr（top[0]）;
a=PopOptr（top[1]）;
z=PopOptr（top[1]）;
result=Operate（z,b,a）;
f=result+'0';//用+'0'完成字符串对整形的转换
PushOptr（top[1],f）;
break;
}
}
}
returnf;
}
4.3.3画出函数的调用关系图
各程序模块之间的层次（调用）关系:
算符间优先关系如下表：
+
-
*
/
（
）
#
+
>
>
>
<
<
>
>
-
>
>
>
<
<
>
>
*
>
>
>
>
<
>
>
/
>
>
>
>
<
>
>
（
<
<
<
<
<
=
）
>
>
>
>
>
>
#
<
<
<
<
<
=
4.4测试与分析
4.4.1测试
给出测试数据，输出测试的结果，测试数据应该完整（覆盖算法各种情况）。
1）测试8+2-3结果如图4-1所示：
图4-1
2）测试3*（7-2）结果如图4-2所示：
图4-2
3）测试8/（4-2）的结果如图4-3所示:
图4-3
4.4.2调试分析
在设计程序的过程中，出现程序不能运行，发现不能找到表达式结束的标识符，因此，在设计的时候需要认为动态的添加结束标识符‘#’，是程序能够顺利的运行。
4.5附录
#include
#include
#defineNULL0
typedefstructnode{
chardate;
structnode*next;
}SNode;
SNode*InitStack（）{
SNode*top;//初始化2个top，后面用来保存我们的输入
top=（SNode*）malloc（sizeof（SNode））;
top->next=NULL;
returntop;
}
voidPushOptr（SNode*top,charx）{
SNode*p;
p=（SNode*）malloc（sizeof（SNode））;
p->date=x;
p->next=top->next;
top->next=p;
}
charPopOptr（SNode*top）{
SNode*p;
charx;
if（top==NULL）
returnNULL;
p=top->next;
x=p->date;
top->next=p->next;
free（p）;
returnx;
}
voidPushOpnd（SNode*top,charx）{
SNode*p;
p=（SNode*）malloc（sizeof（SNode））;
p->date=x;
p->next=top->next;
top->next=p;
}
charPopOpnd（SNode*top）{
SNode*p;
charx;
if（top==NULL）
returnNULL;
p=top->next;
x=p->date;
top->next=p->next;
free（p）;
returnx;
}
charGetTop（SNode*top）{
return（top->next）->date;
}
intIn（charc）{
intn;
switch（c）{
case'+':
case'-':
case'*':
case'/':
case'（':
case'）':
case'#':
n=1;break;
default:
n=0;break;
}
returnn;
}
charPrecede（charx,chary）{//判断符号的优先级
inti,j;
intform[7][7]={{1,1,-1,-1,-1,1,1},{1,1,-1,-1,-1,1,1},{1,1,1,1,-1,1,1},{1,1,1,1,-1,1,1},{-1,-1,-1,-1,-1,0,2},{1,1,1,1,2,1,1},{-1,-1,-1,-1,-1,2,0}};
switch（x）{
case'+':
i=0;break;
case'-':
i=1;break;
case'*':
i=2;break;
case'/':
i=3;break;
case'（':
i=4;break;
case'）':
i=5;break;
case'#':
i=6;break;
}
switch（y）{
case'+':
j=0;break;
case'-':
j=1;break;
case'*':
j=2;break;
case'/':
j=3;break;
case'（':
j=4;break;
case'）':
j=5;break;
case'#':
j=6;break;
}
if（form[i][j]==1）
return'>';
else
if（form[i][j]==-1）
return'<';
else
return'=';
}
intOperate（charx,charz,chary）{//进行二元运算acb（c为运算符）,并返回运算结果
inta=x-'0',b=y-'0';
switch（z）{
case'+':
returna+b;
case'-':
returna-b;
case'*':
returna*b;
case'/':
returna/b;
}
}
charEval_Exp（）{
chara,b,c,r,f,z;
intresult;
SNode*top[2];
top[0]=InitStack（）;//调用上面定义的初始化方法
PushOptr（top[0],'#'）;//第一个放一个#用来表示并保存第一个输入
top[1]=InitStack（）;//进行初始化
c=getchar（）;//取得你控制台的输入
while（c!
='#'||（GetTop（top[0]））!
='#'）{
if（!
In（c））{//如果一直不是#，
PushOpnd（top[1],c）;//放到第二个top中
c=getchar（）;//继续取控制台
}
else{{//如果是#
r=Precede（GetTop（top[0]）,c）;
switch（r）{
case'<':
PushOptr（top[0],c）;//比较优先级
c=getchar（）;
break;
case'=':
PopOptr（top[0]）;
c=getchar（）;
break;
case'>':
b=PopOptr（top[0]）;
a=PopOpnd（top[1]）;
z=PopOpnd（top[1]）;
result=Operate（z,b,a）;
f=result+'0';
PushOpnd（top[1],f）;
break;
}
}
}
returnf;
}
voidmain（）{
charresult;
result=Eval_Exp（）;
printf（"%d\n",result-'0'）;
｝
5总结与展望
通过这一个学期对数据结构的学习，让我认识到，数据结构就是众多编程语言里的核心，也为我们日后的学习打下基础
在整个上机实践的过程中，我注意到，无论程序的大小，我们都要以一颗认真的心去对待。
一旦程序中出现错误，会导致程序运行的失败。
因此，在设计程序的过程中，我们所要考虑的内容就不仅仅是仔细，还要做到全面。
在以前的C语言学习过程中，我们只需注意如何编写函数，如何顺利的完成我们所要达到的目的，这似乎是没有什么战术而言。
然而现在，情况改变了，在我们编写程序之前，还要综合考虑各种因素。
如：
选择我们自己所需要的数据结构，是用树，图，还是栈，串等，然后选定一种或几种存储结构来确定后面函数的主要风格。
最后在编写每一个函数之前，我们应该仔细的比对，挑选最适合当前状况的算法。
只有真正理解定义数据类型的好处，才能用这样这样一种数据结构来完成我们的程序，达到我们的目的。
通过这次课程设计我觉得我们学习《数据结构》的方法存在一定的弊端,《数据结构》的效果直接影响到我们对其它专业课的学习和今后业务的成长。
我觉得我们对于《数据结构》的学习不仅包括理论部分的学习，还要让我们勤动手，多实践。
参考文献
[1]严蔚敏，吴伟民.数据结构[M].北京：
清华大学出版社，2007.
[2]谭浩强.C语言程序设计[M].北京：
清华大学出版社，2005.
[3]
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