《带括号的表达式求值》课程设计报告.docx

1、带括号的表达式求值课程设计报告数据结构与算法分析课程设计报告课题名称： 带括号的算术表达式求值 课题负责人名（学号）： 0743111298 同组成员名单（角色）： 戴维 指导教师： 评阅成绩： 评阅意见： 提交报告时间：200 年 月 日带括号的算术表达式求值软件工程 专业学生 戴维 指导老师 朱宏 一、实验一:带括号的算术表达式求值二、实验的目的和要求:1.采用算符优先数算法,能正确求值表达式;2.熟练掌握栈的应用;3.熟练掌握计算机系统的基本操作方法,了解如何编辑、编译、链接和运行一个C+程序;4.上机调试程序,掌握查错、排错使程序能正确运行。三、实验的环境:1.硬件环境:Intel(R

2、) Celeron(R)M CPU 520 1.60GHz 1.60GHz , 0.99Gb内存2.软件环环境: 操作系统：Microsoft Windows XP Professinal 版本2002 编译系统版本：MicroSoft Visual C+6.0包括操作系统,编译系统的版本的特点,编辑软件特点等。四、算法描述:对于带有括号的算术表达式有以下的运算法则：1先乘方，再乘除，最后加减。2同级运算从左到右。3先括号内，再括号外。而运算符号的优先级别如下表所示：运算符= （） + -* / % 优先级1 2 3 4 5具体实现如下：1先建立两个堆栈，一个是操作符堆栈，一个为操作数堆栈。并

3、且将这两个堆栈先清空，然后在操作符号堆栈当中放入一个“=”，以便在后面方便判断表达式是否结束。2从输入流当中读取一个字符，循环执行下面的操作：去出操作符号堆栈的栈顶元素，如果栈顶元素是不是“=”并且如果当前的字符也是“=”的时候，那么表示表达式已经结束了，当前操作数堆栈的栈顶元素就是表达式的值。如果当前字符不是操作符，就将当前字符放回到输入流当中，读取操作数，并且将操作数加入到操作数堆栈当中，继续读入下一个字符。如果当前字符是操作符就进行下面的操作：如果当前字符不是“+”或者“-”，则在当前字符前面加一个“0”放入到操作数栈当中。如果当前字符和操作符的栈顶元素不匹配，例如当前字符是“（”，而栈

4、顶字符“）”，显示错误信息。如果操作符栈的栈顶元素是“（”并且当前字符是“）”，则从操作符栈当中取出，去掉括号，然后继续读入下面的字符。如果当前字符是“（”，或者操作符栈顶元素的优先级别比当前字符低，则将当前字符放入到操作符栈当中。继续读入下一个字符。如果操作符栈顶元素的优先级别等于或者大于当前字符的优先级别，那么就取出操作数栈的RIGHT 和LEFT元素，从操作符栈当中取出OP，然后进行操作（LEFT）OP（RIGHT），结果进入到操作数栈当中.五、源程序清单:Calculator.h:templateclass Calculator private : Stack opnd ; /建立一个

5、操作数的栈 Stack optr ; /建立一个操作符的栈 bool GetTwoOperands(double &left ,double &right) ; /从操作数栈当中取出最上面的两个数字 bool DoOperator(char op) ; / run the function left op right bool IsOperator(char ch) ; /判断传入的字符是不是一个操作符 void GetChar(char &ch) ; /从输入流当中读入一个字符 int isp(char op); /堆栈外优先数 int icp(char op); /堆栈内优先数 publi

6、c : void Run() ; /运行函数 ;templatevoid Calculator:Run() optr.clear() ; / 将操作符栈的所有元素清空 opnd.clear() ; / 将操作数栈的所有元素清空 optr.push(=) ; / 先在操作符栈中传入一个=号，为了能够更好的判断运算是否已经结束 /当从外面的读入的字符是=并且栈顶符号也是=时，运算结束 char ch ; / 临时的一个字符 char priorChar ; / 前一个字符 char optrTop ; / 操作符栈的栈顶元素 Data_element operand ; / 需要被操作的操作数 c

7、har op = 0; /定义一个操作数为0，便于操作小数的运算 GetChar(ch); /得到一个字符 optr.top(optrTop); /得到操作符栈的栈顶元素 if(optr.top(optrTop)=underflow) /如果操作符号栈为空，抛出错误信息 cout表达式有错!operand; opnd.push(operand); priorChar=0; GetChar(ch); else if(!IsOperator(ch) /除了数字以外应该只有操作符，现在进行判断，如果不是数字，不是小数点， /也不是操作符号，说明输入有错误，打印错误消息，再不断的读入字符，直到读到表达

8、式结束 cout表达式中出现非法字符!ch,ch!=); return; else if(priorChar=|priorChar=()&(ch=+|ch=-)opnd.push(0); if(isp(optrTop)icp(ch) /如果操作符栈顶元素的优先级别大于当前操作符号， /删除操作符栈顶元素，在判断OP是不是操作符号，如果不是就返回 optr.top(op);optr.pop(); if(!DoOperator(op)return; else if(isp(optrTop)=icp(ch)&ch=) /如果栈内操作符和栈外操作符的优先级别一样的，并且当前的字符为等号的时候 optr

9、.pop(); priorChar=); GetChar(ch); ; if(optr.top(optrTop)=underflow) /如果操作符栈为空的话，输出错误消息 cout表达式有错!endl; return; ; if(opnd.top(operand)=underflow | optr.pop() = underflow) /如果操作数字栈为空或者是操作符号在删除了栈顶元素厚为空，输出错误信息 cout表达式有错!endl; return; else /删除操作数栈的栈顶元素，如果再删除操作符栈栈顶元素成功删除或者能够成功删除 /操作数栈的栈顶元素，输出错误信息 opnd.pop

10、(); if (opnd.pop()=success | optr.pop()=success) cout表达式有错!endl; return; coutoperandendl; return; ;templateint Calculator:isp(char op)/栈外操作符的优先级判断 int result; switch(op) case =: result=0; break; case (: result=1; break; case : result=7; break; case *: case /: case %: result=5; break; case +: case -:

11、 result=3; break; case ): result=8; return result;template/操作符栈内优先级的判断int Calculator:icp(char op) int result; switch(op) case =: result=0; break; case (: result=8; break; case : result=6; break; case *: case /: case %: result=4; break; case +: case -: result=2; break; case ): result=1; return result

12、;templatebool Calculator:GetTwoOperands(double &x,double &y)/从操作数栈当中得到两个数字，如果操作数字栈或者操作符栈的元素少于两个的时候输出错误信息 if(opnd.empty() cout表达式有错!endl; return false; opnd.top(y);opnd.pop(); if(opnd.empty() cout表达式有错!endl; return false; opnd.top(x);opnd.pop(); return true;templatebool Calculator:DoOperator(char op)

13、/判断符号，进行相应的操作 Data_element x,y; bool result=GetTwoOperands(x,y); if(result=true) switch(op) case +: opnd.push(x+y); break; case -: opnd.push(x-y); break; case *: opnd.push(x*y); break; case /: if(y=0) cout除数为零!endl; return false; opnd.push(x/y); break; case %: if(long)y=0) cout除数为零!endl; return fals

14、e; opnd.push(long)x % (long)y); break; case : opnd.push(pow(x,y); return true; else return false;templatevoid Calculator:GetChar(char &ch)/从输入流当中读入字符 cinch; while(ch= |ch=n) cinch;templatebool Calculator:IsOperator(char ch)/判断输入的字符是不是操作符 if(ch=|ch=(|ch=|ch=*| ch=/|ch=%|ch=+|ch=-|ch=) return true; el

15、se return false;LK_STACK.h:templatestruct Node Node_entry entry; /定义一个结点元素 Node *next; /定义一个结点指针 Node(); /无参数构造函数 Node(Node_entry item, Node *add_on = NULL); /含参构造函数;templateclass Stack public: Stack(); /无参构造函数 bool empty() const; /判断堆栈是不是为空 Error_code push(const Stack_entry &item); /往堆栈当中传入元素 Error

16、_code pop(); /删除堆栈的栈顶元素 Error_code top(Stack_entry &item) const; /得到堆栈的栈顶元素 void clear(); /清空堆栈的所有元素 Stack(); /析构函数 Stack(const Stack &original); /有参数构造函数 void operator =(const Stack &original); /操作符重载protected: Node *top_node; /定义一个指针;templateNode:Node()/构造函数 next = NULL;templateNode:Node(Node_entr

17、y item, Node *add_on)/含参数构造函数 entry = item; next = add_on;templateStack:Stack()/堆栈的构造函数 top_node=NULL;templatebool Stack:empty() const/判断堆栈是不是为空 if(top_node=NULL) return true; else return false;templateError_code Stack:push(const Stack_entry &item)/往堆栈中添加元素 Node *new_top = new Node(item, top_node);

18、if (new_top = NULL) return overflow; top_node = new_top; return success;templateError_code Stack:pop()/删除堆栈的栈顶元素 Node *old_top = top_node; if (top_node = NULL) return underflow; top_node = old_top-next; delete old_top; return success;templateError_code Stack:top(Stack_entry &item) const/得到堆栈的栈顶元素 Er

19、ror_code result; if(empty() return underflow; else item=top_node-entry; return success; templatevoid Stack:clear() /清空整个堆栈 while (!empty() pop();templateStack:Stack()/析构函数 clear();Utility.h:#include /standard string operations#include /standard iostream operations#include /numeric limits#include /ma

20、thematical functions#include /file input and output#include /character classification#include /date and time function#include /con input and outputenum Error_codesuccess,fail,underflow,overflow;/enum boolfalse,true;Calculator.cpp:#includeUtility.h#includeLK_STACK.H#includeCalculator.hvoid main() Cal

21、culator s; char iscontinue=Y; while(iscontinue=Y) cout输入表达式(以等号“=”结束):endl; s.Run(); coutiscontinue; iscontinue=toupper(iscontinue); 六、运行结果:1.一般的整数操作:3+4*5/2=132.小数的计算:4.25*1+3.25/5=4.93.乘方操作:44=2564.取模运算:7%3=1 5.负数运算：（-5）*6/2=156分母为零的检验：7一次程序结束后继续下一次：8一次程序结束后退出程序：七、实验运行情况分析(包括算法、运行结果、运行环境等问题的讨论)。（一

22、）算法分析：对于带有括号的算术表达式有以下的运算法则：1先乘方，再乘除，最后加减。2同级运算从左到右。3先括号内，再括号外。而运算符号的优先级别如下表所示：运算符= （） + -* / % 优先级1 2 3 4 5具体实现如下：1先建立两个堆栈，一个是操作符堆栈，一个为操作数堆栈。并且将这两个堆栈先清空，然后在操作符号堆栈当中放入一个“=”，以便在后面方便判断表达式是否结束。2从输入流当中读取一个字符，循环执行下面的操作：去出操作符号堆栈的栈顶元素，如果栈顶元素是不是“=”并且如果当前的字符也是“=”的时候，那么表示表达式已经结束了，当前操作数堆栈的栈顶元素就是表达式的值。如果当前字符不是操作

23、符，就将当前字符放回到输入流当中，读取操作数，并且将操作数加入到操作数堆栈当中，继续读入下一个字符。如果当前字符是操作符就进行下面的操作：如果当前字符不是“+”或者“-”，则在当前字符前面加一个“0”放入到操作数栈当中。如果当前字符和操作符的栈顶元素不匹配，例如当前字符是“（”，而栈顶字符“）”，显示错误信息。如果操作符栈的栈顶元素是“（”并且当前字符是“）”，则从操作符栈当中取出，去掉括号，然后继续读入下面的字符。如果当前字符是“（”，或者操作符栈顶元素的优先级别比当前字符低，则将当前字符放入到操作符栈当中。继续读入下一个字符。如果操作符栈顶元素的优先级别等于或者大于当前字符的优先级别，那么就取出操作数栈的RIGHT 和LEFT元素，从操作符栈当中取出OP，然后进行操作（LEF