表达式求值实验报告.doc-道客多多

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1、淮海工学院计算机工程学院课程设计报告设计名称：数据结构课程设计选题名称：表达式求值姓名：学号：专业班级：系（院）：计算机工程学院设计时间：设计地点：软件工程实验室、教室指导教师评语：签名：成绩：年月日数据结构课程设计报告第 1 页，共 21 页1课程设计目的1、训练学生灵活应用所学数据结构知识，独立完成问题分析，结合数据结构理论知识，编写程序求解指定问题。 2.初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能；3.提高综合运用所学的理论知识和方法独立分析和解决问题的能力；4.训练用系统的观点和软件开发一般规范进行软件开发

2、，巩固、深化学生的理论知识，提高编程水平，并在此过程中培养他们严谨的科学态度和良好的工作作风。2课程设计任务与要求：任务根据教材数据结构-C 语言描述（耿国华主编）和参考书数据结构题集（C 语言版）（严蔚敏、吴伟民主编）选择课程设计题目，要求通过设计，在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择应用、算法的设计及其实现等方面加深对课程基本内容的理解和综合运用。设计题目从任务书所列选题表中选取，每班每题不得超过 2 人。学生自选课题学生原则上可以结合个人爱好自选课题，要求课题有一定的深度与难度，有一定的算法复杂性，能够巩固数据结构课程所学的知识。学生自选课题需在 18 周前报课程设计指导教

3、师批准方可生效。要求：1、在处理每个题目时，要求从分析题目的需求入手，按设计抽象数据类型、构思算法、通过设计实现抽象数据类型、编制上机程序和上机调试等若干步骤完成题目，最终写出完整的分析报告。前期准备工作完备与否直接影响到后序上机调试工作的效率。在程序设计阶段应尽量利用已有的标准函数，加大代码的重用率。 2、.设计的题目要求达到一定工作量（300 行以上代码），并具有一定的深度和难度。3、程序设计语言推荐使用 C/C+，程序书写规范，源程序需加必要的注释;4、每位同学需提交可独立运行的程序；5 、每位同学需独立提交设计报告书（每人一份），要求编排格式统一、规范、内容充实，不少于 10 页（

4、代码不算）；6、课程设计实践作为培养学生动手能力的一种手段，单独考核。数据结构课程设计报告第 2 页，共 21 页3课程设计说明书一需求分析问题描述一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。基本要求（1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。（2）显示输入序列和栈的变化过程。二概要设计1、设定“操作

5、数”的栈的抽象数据类型定义：ADT SqStack_f数据对象：D= ia,NiR数据关系：R1=| , ,i=2,，n1iiDai约定端为栈顶，端为栈底。ni基本操作：InitStack_f( /存储实型数据元素的一位数组float *top; /栈顶指针int stacksize; /栈数组容量SqStack_f; /有序存储实型的顺序表类型typedef structchar *base; /存储字符数据元素的一位数组char *top; /栈顶指针int stacksize; /栈数组容量SqStack_c; /有序存储字符型的顺序表类型void InitStack_f(SqSta

6、ck_f *s)void InitStack_f(SqStack_f *s)数据结构课程设计报告第 4 页，共 21 页/构造一个存储实型（字符型）的空栈，预设空间为 100，分配失败就退出void GetTop_f(SqStack_f *s,float *e)void GetTop_c(SqStack_c *s,char *e)/若栈 s 不空，则以 e 带值返栈顶元素，否则显示错误“ ERROR”,并退出程序void Push_f(SqStack_f *s,float e)void Push_c(SqStack_c *s,char e)/在 s 的栈顶插入新的栈顶元素 e，若栈的当前空间

7、已满，则追加存储空间void Pop_f(SqStack_f *s,float *e)void Pop_c(SqStack_c *s,char *e)/若栈 s 不空，则删除栈 s 的栈顶元素，用 e 带值返回，否则退出程序其中部分操作的伪码算法（由于比较类似，以浮点型的栈为例）void InitStack_f(SqStack_f *s)/构造一个存储实型的空栈，预设空间为 100，分配失败就退出s-base=(float *)malloc(TTACK_INIT_SIZE*sizeof(float);if(!s-base)exit(1);s-top=s-base;s-stacksize=TTA

8、CK_INIT_SIZE;void GetTop_f(SqStack_f *s,float *e)/若栈 s 不空，则以 e 带值返栈顶元素，否则显示错误“ERROR ”,并退出程序if(s-top=s-base)printf(“ERROR!n“);exit(1);*e=*(s-top-1);void Push_f(SqStack_f *s,float e)/在 s 的栈顶插入新的栈顶元素 e，若栈的当前空间已满，则追加存储空间if(s-top-s-base=s-stacksize)s-base=(float *)realloc(s-base,(s-stacksize+STACKINCREME

9、NT)*sizeof(float);if(!s-base)printf(“OVERFLOW!n“);exit(1);s-top=s-base+s-stacksize;s-stacksize+=STACKINCREMENT;*s-top+=e;void Pop_f(SqStack_f *s,float *e)/若栈 s 不空，则删除栈 s 的栈顶元素，用 e 带值返回，否则退出程序数据结构课程设计报告第 5 页，共 21 页if(s-top=s-base)exit(1);*e=*-s-top;3、判断运算符优先级的算法：算符间的优先关系如下：+ - * / ( ) #+ = - = * = /

10、 = ( # =pre1) /栈顶元素优先级高返回 1return 1;elsereturn 0; /否则返回 04、中缀表达式转换为后缀表达式的算法：算法过程描述：1) 首先将左括号“(”压进栈，作为栈底元素；2) 从左而右对算数表达式进行扫描，每次读入一个字符 s1i；3) 若遇到数字或小数点，则立即写入 s2i，若遇算数运算符，将“ ” （空格）写入 s2i；数据结构课程设计报告第 6 页，共 21 页4) 遇到左括号“(”则压栈；5) 若遇算术运算符，如果它们的优先级比栈顶元素高，则直接进栈，否则弹出栈顶元素输出到 s2i，直到新栈顶元素的优先级比它低，然后将它压栈；6) 若遇到右括

11、号“） ”，则将栈顶元素输出到 s2i，直到栈顶元素为“（” ，然后相互抵消；7) 当扫描到“#”符号，表明表达式串已全部输入，将栈中的运算符全部输出到 s2i，并删除栈顶元素。伪码算法：void Translate(char *s1) /中缀表达式转换为后缀表达式char s280;SqStack_c Optr;int i=0,j=0;char t;InitStack_c(/初始化一个存储字符型的空栈，便于存储运算符Push_c(/ 首先将左括号“( ”压进栈，作为栈底元素while(s1i!=#) /当扫描到的不是“#” ，即表达式串没结束时if(s1i=0 elseswitch(s1i)

12、 /扫描到的是运算符 case(:Push_c(break;/ 遇到左括号“(”则压栈case):Pop_c( /若遇到右括号“） ”，则将栈顶元素输出到 s2iwhile(t!=() /直到栈顶元素为“（” ，然后相互抵消s2j+=t;Pop_c(break;default:while(GetTop_c(/栈顶元素优先级高，则弹出到 s2is2j+=t;Push_c(/栈顶元素优先级低，直接压栈i+;Pop_c(while(t!=() /表达式串已结束，栈中的运算符全部输出到 s2i，并删除栈顶元素数据结构课程设计报告第 7 页，共 21 页s2j+=t;Pop_c(for(i=0;i=0

13、数据结构课程设计报告第 8 页，共 21 页j-;i+;Push_f(s,m);GetTop_f(s,printf(“The result is:%gn“,m);else /读入的为运算符Pop_f(s,/弹出栈顶元素Pop_f(s,/弹出次顶元素switch(s2i)/让栈顶和次顶元素与次运算符进行相应的运算，运算结果打印并进栈case +:z=y+x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case -:z=y-x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case *:z=y*x;printf(“The result is

14、:%gn“,z);break;case /:if(x=0)/报错功能printf(“表达式出错，除数为0 ，无意义n“);exit(1);elsez=y/x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case :z=1;for(j=1;j#include#include#define TTACK_INIT_SIZE 100 /初始分配最大空间量#define STACKINCREMENT 10 /（默认）增补空间量typedef structfloat *base; /存储实型数据元素的一维数组float *top; /栈顶指针int stacksize; /栈数

15、组容量SqStack_f; /有序存储实型的顺序表类型数据结构课程设计报告第 12 页，共 21 页typedef structchar *base; /存储字符数据元素的一维数组char *top; /栈顶指针int stacksize; /栈数组容量SqStack_c; /有序存储字符型的顺序表类型void InitStack_f(SqStack_f *s)/构造一个存储实型的空栈，预设空间为 100，分配失败就退出s-base=(float *)malloc(TTACK_INIT_SIZE*sizeof(float);if(!s-base)exit(1);s-top=s-base;s-

16、stacksize=TTACK_INIT_SIZE;void InitStack_c(SqStack_c *s)/构造一个存储字符型的空栈,预设空间为 100,分配失败就退出s-base=(char *)malloc(TTACK_INIT_SIZE*sizeof(char);if(!s-base)exit(1);s-top=s-base;s-stacksize=TTACK_INIT_SIZE;void GetTop_f(SqStack_f *s,float *e)/若栈 s 不空，则以 e 带值返栈顶元素，否则显示错误“ERROR“,并退出程序if(s-top=s-base)printf(“E

17、RROR!n“);exit(1);数据结构课程设计报告第 13 页，共 21 页*e=*(s-top-1);void GetTop_c(SqStack_c *s,char *e)/若栈 s 不空，则删除栈 s 的栈顶元素，用 e 带值返回，否则退出程序if(s-top=s-base)printf(“ERROR!n“);exit(1);*e=*(s-top-1);void Push_f(SqStack_f *s,float e)/在 s 的栈顶插入新的栈顶元素 e，若栈的当前空间已满，则追加存储空间if(s-top-s-base=s-stacksize)s-base=(float *)real

18、loc(s-base,(s-stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(float);if(!s-base)printf(“OVERFLOW!n“);exit(1);s-top=s-base+s-stacksize;s-stacksize+=STACKINCREMENT;*s-top+=e;数据结构课程设计报告第 14 页，共 21 页void Push_c(SqStack_c *s,char e)/在 s 的栈顶插入新的栈顶元素 e，若栈的当前空间已满，则追加存储空间if(s-top-s-base=s-stacksize)s-base=(char *)realloc(

19、s-base,(s-stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(char);if(!s-base)printf(“栈满，溢出n“);exit(1);s-top=s-base+s-stacksize;s-stacksize+=STACKINCREMENT;*s-top+=e;void Pop_f(SqStack_f *s,float *e)/若栈 s 不空，则删除栈 s 的栈顶元素，用 e 带值返回，否则退出程序if(s-top=s-base)exit(1);*e=*-s-top;void Pop_c(SqStack_c *s,char *e)/若栈 s 不空，则删除栈 s

20、的栈顶元素，用 e 带值返回，否则退出程序if(s-top=s-base)exit(1);*e=*-s-top;数据结构课程设计报告第 15 页，共 21 页int precede(char Top_char,char s1_char)/栈顶的运算符赋给 Top_char，新读入的运算符赋给 s1_char。判断它们的优先级/若栈顶运算符优先级高，则返回 1，否则返回 0int i,pre2;char op2;op0=Top_char; /栈顶的运算符赋给 op0op1=s1_char; /新读入的运算符赋给 op1for(i=0;i=pre1) /栈顶元素优先级高返回 1return 1

21、;elsereturn 0; /否则返回 0void Translate(char *s1) /中缀表达式转换为后缀表达式char s280;SqStack_c Optr;int i=0,j=0;char t;InitStack_c(/初始化一个存储字符型的空栈，便于存储运算符Push_c(/ 首先将左括号“(“压进栈，作为栈底元素while(s1i!=#) /当扫描到的不是“#“，即表达式串没结束时数据结构课程设计报告第 16 页，共 21 页if(s1i=0 elseswitch(s1i) /扫描到的是运算符 case(:Push_c(break;/ 遇到左括号“(“则压栈case):P

22、op_c( /若遇到右括号“ ）“，则将栈顶元素输出到 s2iwhile(t!=() /直到栈顶元素为“(“，然后相互抵消s2j+=t;Pop_c(break;default:while(GetTop_c(/栈顶元素优先级高，则弹出到 s2is2j+=t;Push_c(/栈顶元素优先级低，直接压栈i+;Pop_c(while(t!=() /表达式串已结束，栈中的运算符全部输出到 s2i，并删除栈顶元素数据结构课程设计报告第 17 页，共 21 页s2j+=t;Pop_c(for(i=0;i=0 j-;i+;Push_f(s,m);GetTop_f(s,printf(“The result i

23、s:%gn“,m);else /读入的为运算符Pop_f(s,/弹出栈顶元素Pop_f(s,/弹出次顶元素switch(s2i)/让栈顶和次顶元素与次运算符进行相应的运算，运算结果打印并进栈case +:z=y+x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case -:z=y-x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case *:z=y*x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case /:if(x=0)/报错功能printf(“表达式出错，除数为0，无意义n“);exit(1);elsez

24、=y/x;printf(“The result is:%gn“,z);break;case :z=1;for(j=1;j=x;j+)数据结构课程设计报告第 19 页，共 21 页/乘方的运算z=z*y;printf(“The result is:%gn“,z);Push_f(s,z);i+;void result(SqStack_f *s)float v;GetTop_f(s,printf(“The final result is:%gn“,v);/以合适的形式输出结果，省去不必要的小数点void main()SqStack_f stack;char str80,c=Y;while(c=y

26、计算无括号表达式的值result(/调用“ 结果输出函数“printf(“你想继续吗？Y或y为继续，其余为退出程序n“);/增加程序的连续输入功能c=getchar();getchar();/吞噬掉输入判断符后的n数据结构课程设计报告第 21 页，共 21 页4.课程设计心得数据结构课程设计报告第 22 页，共 21 页在起初分析老师给的题目时，我只有一个大概的轮廓，包括算术表达式的运算规则，算术表达式所用到的数据结构，即栈，知道并会使用栈的基本运算，了解算术表达式求值的基本算法思想，操作数栈和算符栈的结合使用。于是开始着手编写程序，将上述已经明白的知识点通过程序展现出来，包括两种栈的定

27、义，涉及到的栈的功能函数的设计，以及基本的算术表达式的简单计算，才发现，虽然上述基本工作已经完成，但对于具体处理算术表达式时，出现了很多的语法问题，逻辑问题，包括：怎样区分算术表达式中的算符和操作数的问题，怎样进行优先级的判断和比较问题，怎样处理非法算符的问题；怎样处理非法操作数的问题，怎样处理括号匹配的问题，怎样处理操作数为多位数的问题，怎样处理当操作数从正整数范围扩充到实数范围时的问题，怎样处理具体调用功能函数时出现的问题，等等；这些问题困扰了我一部分时间，之后，经反复思考，反复查阅资料，反复浏览网络，同时与同学交流讨论，上述问题均得到了解决。在解决算法设计过程中出现的难题之后，程序初步完成，但并不是到此为止，如何改进算法，如何提高算法的时间复杂度、空间复杂度，如何处理一些意想不到的错误和特有情况，也花了一部份时间。在进行课程设计过程中，我发现，独立思考起到了很关键的作用，在遇到问题时，首先想到的并不是去请教老师，而是回忆所学的知识点、查阅书本和参考资料，网络也起到了一定的辅助作用；在必要时，与同学交流、讨论，交换思想和方法，同时巩固了知识点；与此同时，请教老师，指导程序的设计思想和方法。谈谈不足之处，在本次课程设计中，在遇到问题和错误时，我有时显得很浮躁，有些急于求成。我感觉自己独立思考的能力和分析问题、解决问题的能力还有待于提高，知识点的巩固还需要进一步加强

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