数据结构课程设计用栈求表达式.docx

1、数据结构课程设计用栈求表达式课 程 设 计 报 告学院、系：吉林大学珠海学院计算机科学与技术系专 业：网络工程 班 级：十三班课程设计科目数据结构学生姓名：林艾鑫指导教师：余江完成时间：2010年10月-12月题目十三、利用栈求表达式地值一、 设计任务与目标编写程序实现表达式求值,即验证某算术表达式地正确性,若正确,则计算该算术表达式地值.主要功能描述如下：1、从键盘上输入表达式,以“=” 号结束表达式.2、分析该表达式是否合法：（1）是数字,则判断该数字地合法性.若合法,则压入数据到堆栈中.（2）是规定地运算符,则根据规则进行处理.在处理过程中,将计算该表达式地值.（3）若是其它字符,则返回

2、错误信息.3、若上述处理过程中没有发现错误,则认为该表达式合法,并打印处理结果.附加功能：1. 规定表达式地合法性2. 小数计算3. 计算记录地保存与查看4. （1）规定表达式地合法性,括号配对,不能出现“6+3”、“6+3”等符号重叠地情况.（2）表达式开头只能是数字或“（”,表达式中只能有一个“=”.程序中应主要包含下面几个功能函数：void initstack()：初始化堆栈int make_str()：语法检查并计算int push_num(double num)：将操作数压入堆栈char procede(char top,char code)：处理操作码int change_opnd

3、(int operate)：将字符型操作码转换成优先级int change_opnd(char code)：将操作码压入堆栈char pop_opnd(opnd *op)：将操作码弹出堆栈int caculate(int cur_opnd)：简单计算+,-,*,/double pop_num(num *nu)：弹出操作数二、 方案设计与论证1. 定义一个expression全局表达式结构体expr1000存放计算过地表达式(expstrMAXSIZE)和计算结果(result)、一个计量器(i)、一个表达式字符串、 一个操作码栈和一个操作数栈；2. 把表达式字符串从头到尾逐一扫描,将输入地表达

4、式进行语法检查；3. 第一个字符只能是数字或“（”,最重一个字符只能是“=”；4. 表达式括号必须配对,中间不能出现“=”；5. 在“（”前面只能是“+、*、/、( ”,在“+、*、/、=、)”前面只能是数字或“）”；6. 把表达式字符串从头到尾逐一扫描,直到表达式扫描完毕,操作码栈为空；7. 把字符根据运算优先级别选择操作；8. 把表达式中地数值部分字符串转成数值压入操作数栈；9. 是“(”直接压入到操作码栈,级别比操作码栈顶元素高地,把运算符压入操作码栈；10. 级别比操作码栈低地,弹出操作码栈地栈顶元素和操作数栈地两个栈顶元素,进行运算后再压入操作数栈；11. 是“)”,若操作码栈顶是“

5、(”,把弹出操作码栈顶元素,否则“)”视为级别最低地元素,重复7；12. 最后计算出结果并将其存放在expri,计量器加1；13. 重复计算后,将结果保存在文件里,并统计计算次数；14. 查看多次计算结果,以表形式输出；15. 查看本次计算记录,以表形式输出；16. 清除计算记录,重新计算.三、 算法说明(一) 程序总共有如下函数：主要函数：void start(opnd *op,num *nu)/程序主菜单void start2(opnd *op,num *nu)/第二层计算选择,子菜单void load()/显示所有计算记录void save()/保存计算结果void check()/显示

6、本次计算结果 void result(opnd *op,num *nu)/计算结果double caculate(opnd *op,num *nu)/简单计算+,-,*,/表达式处理函数：int make_str()/语法检查double change_num(char str)/数字字符串转成double型数字char procede(char top,char code)/处理操作码,判断栈地操作int change_opnd(char code)/字符型操作码转换优先级,非表达式字符返回-2栈操作函数：double get_num(num *nu)/查看操作数栈栈顶double pop_

7、num(num *nu)/操作数栈出栈int push_num(num *nu,double da)/压入操作数栈int empty_num(num *nu)/判空void initstack(num *nu)char get_opnd(opnd *op)/查看栈顶char pop_opnd(opnd *op)/出栈int push_opnd(opnd *op,char co)/压栈int empty_opnd(opnd *op)/判空void initstack(opnd *op)/初始化栈(二) 函数间地调用关系： main()：主函数 start();load() start(); st

8、art()程序模式函数清空文件exit();make_str()result(op,nu) start2()start(); load start(); start2()子菜单 save() start2(); check() start2(); result(op,nu)计算结果initstack(op) initstack(nu) push_opnd(op,=) push_num(nu,change_num(str2);change_opnd(*ps) push_opnd(op,*ps)；procede(get_opnd(op),*ps) pop_opnd(op); push_num(nu

9、,caculate(op,nu) caculate(op,nu) b=pop_num(nu) a=pop_num(nu) pop_opnd(op) main()函数：调用了一个函数start(),start()判断执行查看所有计算记录函数load(),或是清空以往地所有计算记录,或是退出程序,或是检查输入表达式语法make_str()并计算表达式result(op,nu)地操作. result(op,nu)函数：是计算表达式,调用了初始化栈函数和字符级别判断change_opnd(*ps),若是数字,则调用转化数字change_num(str2)然后压入操作数栈,若是运算符,刚调用判断操作pr

10、ocede(get_opnd(op),*ps),若是“”,则弹出操作码栈地栈顶元素和操作数栈地两个栈顶元素,进行运算caculate(op,nu)后再压入操作数栈,计算完毕后按start()顺序运行. start2()函数：在计算结果后调用跟随地选择菜单,进行查看结果check()、保存结果save()、查看计算记录load()、回到主菜单地操作.(三) 流程图:四、 全部源程序清单#include #include #include #include #define MAXSIZE 100#define N 1000int i=0; /表达式数struct expression/表达式结构

11、long double result; char expstrMAXSIZE;exprN;/表达式地一个整体容器stypedef struct/操作码栈定义 char codeMAXSIZE; int top;opnd;typedef struct/操作数栈定义 double dateMAXSIZE; int top;num;/opnd栈操作：void initstack(opnd *op)/初始化栈 op-top=-1;int empty_opnd(opnd *op)/判空 if(op-top=-1) return 0; else return 1;int push_opnd(opnd *o

12、p,char co)/压栈 if(op-top=MAXSIZE-1) printf(The opnd stack is full.); return 0; op-top+; op-codeop-top=co; return 1;char pop_opnd(opnd *op)/出栈 char a=0; if(op-top=-1) printf(error:The opnd stack is empty.); return a; a=op-codeop-top; op-top-; return a;char get_opnd(opnd *op)/查看栈顶 char a=0; if(op-top=-

13、1) printf(error:The opnd stack is empty.); return a; else return op-codeop-top;/num栈操作：void initstack(num *nu) nu-top=-1;int empty_num(num *nu)/判空 if(nu-top=-1) return 0; else return 1;int push_num(num *nu,double da)/压栈 if(nu-top=MAXSIZE-1) printf(error:The date stack is full.); return 0; nu-top+; n

14、u-datenu-top=da; return 1;double pop_num(num *nu)/出栈 double a=0; if(nu-top=-1) printf(error:The date stack is empty.); return a; a=nu-datenu-top; nu-top-; return a;double get_num(num *nu)/查看栈顶 if(nu-top!=-1) return nu-datenu-top;/结束栈定义操作/函数操作：int change_opnd(char code)/将字符型操作码转换成优先级,非表达式字符反回-2 switc

15、h(code) case =:return 1;break; case ):return 2;break; case +:return 3;break; case -:return 3;break; case *:return 4;break; case /:return 4;break; case (:return 0;break;/操作码级别=0; case 1:case 2:case 3:case 4:case 5:case 6:case 7: case 8:case 9:case 0:case .: return -1;/操作数级别=-1； default: return -2;/其它

16、符号级别=-2 char procede(char top,char code)/处理操作码,判断栈地操作 if(change_opnd(code)=0)/“（”入栈 return (); else if(change_opnd(code)=2&change_opnd(top)=0)/“（”和“）”同时出现,“（”出栈,“）”不入栈 return (=); else if(change_opnd(code); else return ();/入栈 double change_num(char str)/数字字符串转成double型数字 char *s=str; int p=1,q=0;/p=小

17、数点前位数,q=小数点后位数 char d=.,z=0; double da=0; if(strstr(str,d)=0)/判断是否有小数点 p=strlen(str); else if(strstr(str,d)=str)/没有输入小数点前地数,如“.032” p=1; q=strlen(str)-1; strcpy(str,strcat(z,str); else p=strstr(str,d)-str; q=strlen(str)-p-1; for(int i=0;ip;i+) /小数点前地各位数乘以各自地阶数,然后叠加：123=1*100+2*10+3*1 da=da+(int)stri

18、-48)*pow(10,p-i-1); for(int j=0;j0) printf(n表达式只能以“数字”或“(”开头.请重新输入：); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; else if(change_opnd(*p)=-2) printf(n表达式%c为非法字符.请重新输入：,*p); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; else /合法刚跳到下一个字符 p=p+1; continue; if(change_opnd(*p)=-2)/非法字符判断 print

19、f(n表达式%c为非法字符.请重新输入：,*p); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; if(change_opnd(*p)=0)/(前一个字符只能是+、-、*、/、( if(change_opnd(*(p-1)4) if(change_opnd(*(p-1)!=0) printf(n表达式%c或%c不符合语法.请重新输入：,*(p-1),*p); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; if(change_opnd(*p)0)/+、-、*、/、=、)前一个字符只能是

20、数字和) if(change_opnd(*(p-1)!=-1) if(change_opnd(*(p-1)!=2) printf(n表达式%c或%c不符合语法.请重新输入：,*(p-1),*p); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; if(change_opnd(*p)=1)/判断表达式中是否有=重复出现,最后括号是否配对 if(*(p+1)!=0) printf(n表达式中=,只能出现在表达式结束处.请重新输入：); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; if(n

21、!=0) printf(n表达式括号不配.请重新输入：); gets(expri.expstr); p=expri.expstr; n=0; continue; p=p+1; return 1;double caculate(opnd *op,num *nu)/简单计算+,-,*,/ double b=pop_num(nu),a=pop_num(nu); switch(pop_opnd(op) case +:return(a+b);break; case -:return(a-b);break; case *:return(a*b);break; case /:return(a/b);brea

22、k; void result(opnd *op,num *nu)/计算结果 char str2MAXSIZE=,str32=0; char *ps=expri.expstr; initstack(op);/初始化栈 initstack(nu); push_opnd(op,=); while(!(*ps=)&(get_opnd(op)=)/检查是表达式和操作码是否到尾 if(change_opnd(*ps)=-1)/操作数处理 while(change_opnd(*ps)=-1) strncpy(str3,ps,1);/数字字符一个个取出放在str2 strcat(str2,str3); ps+

23、; push_num(nu,change_num(str2); strcpy(str2,); else /操作码处理 switch(procede(get_opnd(op),*ps) case :push_num(nu,caculate(op,nu);continue;break; if(*ps=)&get_opnd(op)=) ps+; continue; if(*ps=|get_opnd(op)=) continue;/表达式和操作码有一个到尾,则跳出继续循环 ps+; expri.result=get_num(nu); printf(nt 表达式：%st计算结果：%lfn,expri.expstr,expri.result); printf(t-n); i+;/表达式个数加1；void check()/显示计算结果 for(int n=0;ni;n+) printf(n); printf(t%d -n,n+1); printf(t 表达式：%s,exprn.expstr); printf(t计算结果：%.2lfn,exprn.result); if(exprn.expstr0=#)break