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实验二报告
《数据结构与算法设计》
实验报告
——实验二
学院：
自动化学院
班级：
06111103
学号：
1120111615
姓名：
王硕
一、实验目的
1、熟悉VC6.0环境，使用C++语言编写一个能进行幂、求余和四则运算的简单计算器。
2、在编程与上机调试的过程中，加深对栈这一数据结构知识点的理解。
3、锻炼自我逻辑思维和动手能力，并熟悉编程的思想与技巧。
二、实验内容
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：
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。
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
（1）抽象数据类型定义
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：
Pop_OPTR（char*str）
操作结果：
运算符出栈，如果成功返回1，否则返回0
Pop_OPND（int*d）
操作结果：
数字出栈，如果成功返回1，否则返回0
char_to_int（charstr,char*str1）
初始条件：
（str1>='0'&&str1<='9'）||str1=='.'
操作结果：
把小数转换为整型变量
Precede（chara,charb）
操作结果：
返回两个运算符的优先级
Push（charstr）
初始条件：
需要进栈及求值操作
操作结果：
中间步骤不必运算返回0，分母为零返回1否则返回2
EvalExpr（）
初始条件：
输入表达式合法
操作结果：
返回表达式的最终结果。
}ADTStack
（2）宏定义
#include
usingnamespacestd;
#include
#include
#defineMAX_SIZE200
（3）主程序流程
（4）模块调用关系
程序分为下述模块，且调用关系由上至下为：
主函数模块——执行输入操作，并调用计算表达式模块
计算表达式模块——每次读取一个字符，判断其为运算符还是数值，还是结束符
数值转换模块——把数值转换成整数
返回结果模块——入栈返回0，优先级高的前提下根据运算符返回中间结果
优先级判断模块——返回两个运算符的优先级
运算符出栈模块
数字出栈模块
2、详细设计
1）数据类型设计
structSTACK{
charexpression[MAX_SIZE];//表达式最大长度
inttop;//栈头
}stack;
2）各模块的基本操作设置
intPop_OPTR（char*str）//运算符的出栈，如果成功返回1，否则返回0
intPop_OPND（int*d）//数字的出栈，如果成功返回1，否则返回0
charPrecede（chara,charb）//返回两个运算符的优先级
intchar_to_int（charstr,char*str1）//把数字从char型转化成int，小数点后不计
intPush（charstr）//表达式错误返回0分母为0返回1否则返回2
EvalExpr（）//表达式错误返回0分母为0返回1否则返回2
四、程序调试分析
1、问题与改进措施
最初的时候，缺少if语句判断，使得1/0这样的式子没有报错，出现了输出结果。
在优先级的比较中出现了细节的问题。
2、体会与收获
流程图很重要，本来想一上来就把程序编出来。
但是觉得很混乱。
但是在流程图与模块化设计以后，很多问题迎刃而解。
程序讲究严谨，要规范，严谨与规范的程序是解决问题最根本也是最重要的东西。
五、用户使用说明
1、本程序的运行环境为Windows操作系统下的MicrosoftVisualC++6.0。
2、在VC环境下打开程序后，先按照提示输入要操作的次数，然后输入表达式，务必以等号结尾，返回Error为输入表达式有错误。
3、按下任意键退出。
六、程序运行结果
测试样例1：
测试样例2：
七、程序清单
#include
usingnamespacestd;
#include
#include
#defineMAX_SIZE200
charoper[10]="+-*%/^（）#";
charges;
charprio[9][9]={//判断优先级
//+-*%/^（）#
/*+*/'>','>','<','<','<','<','<','>','>',
/*-*/'>','>','<','<','<','<','<','>','>',
/***/'>','>','>','>','>','<','<','>','>',
/*%*/'>','>','>','>','>','<','<','>','>',
/*/*/'>','>','>','>','>','<','<','>','>',
/*^*/'>','>','>','>','>','<','<','>','>',
/*（*/'<','<','<','<','<','<','<','=','0',
/*）*/'0','0','0','0','0','0','0','0','0',
/*#*/'<','<','<','<','<','<','<','0','='
};
structSTACK{
charexpression[MAX_SIZE];
inttop;
}stack;
intnum[MAX_SIZE*2],top_num;
intPop_OPTR（char*str）//运算符的出栈
{
if（stack.top==0）{
return0;
}
*str=stack.expression[stack.top-1];
stack.top--;
return1;
}
intPop_OPND（int*d）//数字的出栈
{
if（top_num==0）{
return0;
}
*d=num[top_num-1];
top_num--;
return1;
}
charPrecede（chara,charb）
{
inti,location_a,location_b,flag=0;
for（i=0;i<9;i++）{
if（oper[i]==a）{
location_a=i;
flag++;
}
if（oper[i]==b）{
location_b=i;
flag++;
}
if（flag==2）{
break;
}
}
if（flag!
=2）{//不是正确的运算符返回0
return'0';
}
else{
returnprio[location_a][location_b];
}
}
intchar_to_int（charstr,char*str1）
{
chara[5],temp='\0';
inti=1,n=0,l;
a[0]=str;
while（（temp=getchar（））&&（（temp>='0'&&temp<='9'）||temp=='.'））{
a[i++]=temp;
}
n=atoi（a）;
*str1=temp;
returnn;
}
intPush（charstr）
{
intk,num_1,num_2;
charstr_temp,ch;
if（!
Pop_OPTR（&str_temp））{
return0;
}
ch=Precede（str_temp,str）;
if（ch=='0'）{
return0;
}
while（ch!
='<'）{
if（ch=='='）{
break;
}
if（!
（Pop_OPND（&num_2）&&Pop_OPND（&num_1）））{
return0;
}
if（str_temp=='-'）{
k=num_1-num_2;
}
elseif（str_temp=='*'）{
k=num_1*num_2;
}
elseif（str_temp=='+'）{
k=num_1+num_2;
}
elseif（str_temp=='/'）{
if（num_2==0）{
return1;
}
k=num_1/num_2;
}
elseif（str_temp=='^'）{
if（num_2<0）{
return0;
}
k=（int）pow（num_1*1.0,num_2*1.0）;
}
elseif（str_temp=='%'）{
k=num_1%num_2;
}
num[top_num++]=k;
if（!
（Pop_OPTR（&str_temp）））{
return0;
}
ch=Precede（str_temp,str）;
if（ch=='0'）{
return0;
}
}
if（ch=='<'）{
stack.expression[stack.top++]=str_temp;
stack.expression[stack.top++]=str;
}
return2;
}
intEvalExpr（）
{
intk,flag=0;//下一个输入的如果应该是数字则falg=0如果应该是运算符flag=1
charstr1;
top_num=0;
stack.expression[0]='#';
stack.top=1;
ges='0';//用来判断判断表达式错误后后面还有没有项（默认为有即ges='0'）
str1=getchar（）;
while
（1）{
if（str1=='='）{
str1=getchar（）;
k=Push（'#'）;
ges='1';//表达式输入完毕
if（k==1）{
return1;
}
if（k==0||stack.top!
=0||top_num!
=1）{
return0;
}
break;
}
if（（（str1>='0'&&str1<='9'）||str1=='.'）&&flag==0）{
k=char_to_int（str1,&str1）;
num[top_num++]=k;
flag=1;
}
elseif（str1=='-'）{
if（flag==1）{//'-'为减号
k=Push（str1）;
if（k==0）{
return0;
}
if（k==1）{
return1;
}
str1=getchar（）;
flag=0;
}
else{//'-'为负号
k=char_to_int（'0',&str1）;
num[top_num++]=-1*k;
flag=1;
}
}
elseif（flag==1||（flag==0&&str1=='（'））{
k=Push（str1）;
if（k==0）{
return0;
}
elseif（k==1）{
return1;
}
if（str1=='）'）{
flag=1;
}
else{
flag=0;
}
str1=getchar（）;
}
else{
return0;
}
}
return2;
}
intmain（）
{
intn,k;
chara[MAX_SIZE];
printf（"Howmanyexpressionsdoyouwanttoevaluate?
\n"）;
scanf（"%d",&n）;
printf（"Pleaseinputexpressionswith=ending:
\n"）;
getchar（）;
while（n--）{
k=EvalExpr（）;
if（k==0）{
printf（"Error.\n"）;
}
elseif（k==1）{
printf（"Divide0.\n"）;
}
else{
printf（"ans=%d\n",num[0]）;
}
if（k!
=2&&ges=='0'）{
gets（a）;
}
}
return0;
}
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