數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計--模擬簡單計算器

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1、　　通達學院算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計報告　?。?2014/2015學年第二學期）　　題目：模擬簡單計算器 　　一、課題內(nèi)容和要求　　利用所學的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本知識，設(shè)計一個計算器（90）<

2、;/p>　　輸入：帶有括號、+，-，X,/ 的表達式；　　輸出：運算結(jié)果　　實例：輸入：（4*3-（2+1））*2　　輸出： 18　　要求：</

3、b>　　1）對不合法輸入進行檢測并提示；　　2）對合法輸入求出正確解；　　二、需求分析　　本程序主要是采用棧的理論知識，主要用到兩個結(jié)構(gòu)體棧，一個用來轉(zhuǎn)化表達式，一個用來計算表達式。&l

4、t;b>　　三、概要設(shè)計　　1設(shè)計理念 　　首先，用一個字符數(shù)組來存儲用戶輸入的中綴表達式。然后用棧來把這個表達式轉(zhuǎn)化為后綴表達式，轉(zhuǎn)化時要進行符號優(yōu)先級比較，這里將‘*’‘/’的優(yōu)先級定為2，‘+’‘-’定為1，括號和‘=’定為0。具體思想如下：例如用戶輸入了1+2*3=，將其存放入一個字

5、符數(shù)組中。先在棧的底部存放一個‘=’號符，用作符號優(yōu)先級比較。首先將1存放到另外一個字符數(shù)組s1中，再將‘+’號入棧。入棧的同時與底部的‘=’比較優(yōu)先級，‘+’的優(yōu)先級高于‘=’，所以不出棧，之后將2存放入s2中，然后再將‘*’入棧，入棧的同時與‘+’比較符號優(yōu)先級，‘*’比‘+’高，所以不出棧。再將3存入s2中。之后將棧中不是‘=’的運算符都彈出棧，并依次存入s2中。所以s2中的表達式為123*+。之后進行計算，計算時用到浮點棧。首先

6、將s2中的字符依次入棧，遇到運算符時進行計算。所以將123入棧后，再將‘*’入棧的同時，將前面兩個數(shù)字進行運算，算出結(jié)果為6并存入棧中，之后再將‘+’入棧，再與1進行運算，結(jié)果即為7，然后輸出結(jié)果。　　2.子函數(shù)功能　　pseqstack1 init_seqstack1(void)<p&

7、gt;　　{　　pseqstack1 S;　　S=(pseqstack1)malloc(sizeof(pseqstack1));　　if(S)　　S->top1=-1;

8、　　return S;　　}初始化棧　　int empty_seqstack1(pseqstack1 S)　　{　　if(S->to

9、p1==-1)　　return 1;　　else　　return 0;　　}&

10、lt;b>　　判斷棧是否為空　　int push_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 X　　進棧　　int pop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X)<

11、p>　　出棧　　int GetTop(seqstack *s) 　　取棧頂元素　　int PP(char op,char c) 　　比較棧頂元素與當前讀入的運算符的優(yōu)先級</p&

12、gt;　　int Ope(int a,char m,int b) 　　從數(shù)字棧中取出的兩個數(shù)的計算　　int priority(char op)　　優(yōu)先級判斷函數(shù)　　int infix_exp_value(cha

13、r *infixexp,char *postfixexp　　將指針infixexp指向的中綴表達式轉(zhuǎn)換為指針postfixexp指向的后綴表達式　　double postfix_exp(char *A)　　求后綴表達式的值<b&

14、gt;　　3.函數(shù)的調(diào)用　　四、詳細設(shè)計　　# include <stdio.h>　　# include <malloc.h>　　# include <conio.h></

15、p>　　# define maxsize 100　　typedef double datatype1;　　typedef char datatype2;　　typedef struct stack1 　　{</b&

16、gt;　　datatype1 data1[maxsize];　　int top1;/*棧頂元素*/　　}seqstack1,*pseqstack1; /*順序棧*/　　typedef struct stack2 <b

17、>　　{　　datatype2 data2[maxsize];　　int top2;/*棧頂元素*/　　}seqstack2,*pseqstack2; /*順序棧*/　　/*棧的初始化*/</p

18、>　　pseqstack1 init_seqstack1(void)　　{　　pseqstack1 S;　　S=(pseqstack1)malloc(sizeof(pseqstack1));

19、;　　if(S)　　S->top1=-1;　　return S;　　}　　pseqstack2 init_seqstack2(void)<p

20、>　　{　　pseqstack2 S;　　S=(pseqstack2)malloc(sizeof(pseqstack2));　　if(S)　　S->top2=-1;

21、　　return S;　　}　　/*判斷棧空*/　　int empty_seqstack1(pseqstack1 S)

22、　　{　　if(S->top1==-1)　　return 1;　　else　　return 0;<p&

23、gt;　　}　　int empty_seqstack2(pseqstack2 S)　　{　　if(S->top2==-1)　　return 1;<

24、/p>　　else　　return 0;　　}　　/*X入棧*/　　int push_seq

25、stack1(pseqstack1 S,datatype1 X)　　{　　if(S->top1==maxsize-1)　　{　　printf("棧滿，無法入棧！\n");

26、　　return 0;　　}　　else　　{　　S->top1++;&

27、lt;/p>　　S->data1[S->top1]=X;　　return 1;　　}　　}　　int push_seqstack2(pseqstack2

28、S,datatype2 X)　　{　　if(S->top2==maxsize-1)　　{　　printf("棧滿，無法入棧！\n");<p&

29、gt;　　return 0;　　}　　else　　{　　S->top2++;<p&g

30、t;　　S->data2[S->top2]=X;　　return 1;　　}　　}　　/*X出棧*/

31、　int pop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X)　　{　　if(empty_seqstack1(S))　　return 0;　　else

32、　　{　　*X=S->data1[S->top1];　　S->top1--;　　return 1;　　}</

33、p>　　}　　int pop_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X)　　{　　if(empty_seqstack2(S))<b&

34、gt;　　return 0;　　else　　{　　*X=S->data2[S->top2];　　S->top2--;

35、　　return 1;　　}　　}　　/*求棧頂元素*/　　int gettop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X)&

36、lt;/p>　　{　　if(empty_seqstack1(S))　　return 0; 　　else　　*X=S->data1[S->

37、top1];　　return 1;　　}　　int gettop_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X)　　{　　i

38、f(empty_seqstack2(S))　　return 0; 　　else　　*X=S->data2[S->top2];　　return 1;<b

39、>　　}　　/*判斷字符是否為操作數(shù)。若是返回1，否則返回0*/　　int isnum(char c)　　{　　if(c>='0' && c<='9'

40、;)　　return 1;　　else　　return 0;　　}　　/*求后

41、綴表達式的值*/　　double postfix_exp(char *A)　　{　　pseqstack1 S;/*定義棧S*/　　double operand=0;　　double resu

42、lt;/*存放棧頂元素*/　　double a;/*運算符ch前的操作數(shù)出棧存入a*/　　double b;/*運算符ch后的操作數(shù)出棧存入b*/　　double c;/*c==a ch b*/　　char ch;/*存放讀取到的表達式(A)的字符*/<

43、/p>　　ch=*A++;/*讀表達式字符=>A*/　　S=init_seqstack1();/*初始化棧*/　　while(ch!='#')/*遇到元素!='#'時*/　　{<

44、;p>　　if(isnum(ch))/*判斷ch是否為數(shù)字字符,計算出操作數(shù)*/　　operand=operand*10+(ch-'0');　　else/*否則*/　　{　　if(operand)</p&

45、gt;　　{　　push_seqstack1(S,operand);/*當前字符不是數(shù)字,操作數(shù)結(jié)束,要入棧*/　　operand=0;　　}　　if(ch!='@&

46、#39; && ch!=' ')　　{　　pop_seqstack1(S,&b);/*運算符ch后的操作數(shù)出棧存入b*/　　pop_seqstack1(S,&a);/*運算符ch前的操作數(shù)出棧存入a*/

47、;　　switch(ch)/*求 a ch b==? ,將結(jié)果賦給 c */　　{　　case '+' : 　　c=a+b;　　break

48、;　　case '-' : 　　c=a-b;　　break;　　case '*' :

49、;　　c=a*b;　　break;　　case '/' :　　if(b!=0)　　c=a/b;&l

50、t;p>　　else　　printf("分母為零!");　　}　　push_seqstack1(S,c);/*將c壓入棧中*/　　}

51、;　　}　　ch=*A++;/*指針向下移動一位*/　　}/*遇到'#'循環(huán)結(jié)束*/　　gettop_seqstack1(S,&result);/*此時棧頂元素即為計算結(jié)果result*/

52、　　return result;　　}　　/*優(yōu)先級判斷函數(shù)*/　　int priority(char op)　　{　　switch

53、(op)　　{　　case '#': return 1;　　case ')': return 2;　　case '+': 　　case '

54、;-': return 3;　　case '*': 　　case '/': return 4;　　case '(': return 5;　　default : return 0;<p&

55、gt;　　} 　　}　　/*將指針infixexp指向的中綴表達式轉(zhuǎn)換為指針postfixexp指向的后綴表達式*/　　int infix_exp_value(char *infixexp,char *postfixexp)</

56、p>　　{　　pseqstack2 S;/*定義棧S*/　　int count=0;　　char w;/*存放讀取到的表達式(infixexp)的字符*/　　char c;/*存放棧頂元素*/<

57、/p>　　char topelement;/*存出棧元素*/　　S=init_seqstack2();/*初始化棧*/　　if(!S)/*棧的初始化判斷*/　　{　　printf("棧初始化失

58、敗!");　　return 0;　　}　　push_seqstack2(S,'#');/*將結(jié)束符'# '加入運算符棧S中*/　　w=*i

59、nfixexp;/*讀表達式字符=>w*/　　while((gettop_seqstack2(S,&c),c)!='#'||w!='#')/*<3>棧頂元素不等于'#'或w不等于'#'時循環(huán)*/　　{&

60、lt;p>　　if(isnum(w))/*判斷w是否為操作數(shù),若是直接輸出,讀下一個字符=>w,轉(zhuǎn)<3>*/　　{　　if(count)　　{<p

61、>　　*postfixexp='@';　　postfixexp++;　　count=0;　　}　　*postfixexp=w;　　p

62、ostfixexp++;　　w=*(++infixexp);　　}　　else/*w若是運算符分類如下*/　　{　　count=1;&

63、lt;/b>　　if( (gettop_seqstack2(S,&c),c)=='(' && w==')' )　　{/*如果棧頂為'('并且w為')'則'('出棧不輸出,讀下一個字符=>w,轉(zhuǎn)<3>*/&

64、lt;p>　　pop_seqstack2(S,&topelement); /*將'('出棧存入topelement*/　　w=*(++infixexp);　　}　　else<p

65、>　　if( (gettop_seqstack2(S,&c),c)=='(' || priority( (gettop_seqstack2(S,&c),c) ) < priority(w) )　　{/*如果棧頂為'('或者棧頂優(yōu)先級小于w優(yōu)先級,則w入棧,讀下一個字符=>w，轉(zhuǎn)<3>*/<

66、p>　　push_seqstack2(S,w);　　w=*(++infixexp);　　}　　else/*否則*/　　{/*從運算符棧中出棧并輸出,轉(zhuǎn)<3>*/　　pop_s

67、eqstack2(S,&topelement);　　*postfixexp=topelement;　　postfixexp++;　　}　　}<p&g

68、t;　　}　　*postfixexp='#';/*在指針postfixexp指向的后綴表達式結(jié)尾追加字符'#'*/　　*(++postfixexp)='\0';/*在指針postfixexp指向的后綴表達式最后追加結(jié)束符'\0'*/

69、　　return 1;　　}　　/*主函數(shù)*/　　int main()　　{

70、　　int i=0;　　char A[maxsize];　　char B[maxsize];　　printf("請輸入表達式,如:11+22#,必須以#號結(jié)尾!\n"); 　　/* 1+2*(

71、9+7)-4/2# 23+((12*3-2)/4+34*5/7)+108/9# */　　A[i]=getchar();　　while(A[i++]!='#')　　{　　A[i]=getchar();

72、;　　}　　A[i]='\0';　　infix_exp_value(A,B);　　printf("A==%s\n",A);　　printf("B==%s\n"

73、;,B);　　printf("上式的結(jié)果為: ");　　printf("%g\n",postfix_exp(B));　　return 0;　　getch();

74、;　　}　　五、測試及結(jié)果分析　　加法測試　　1+2+3=6

75、　　減法測試　　5-2-1=2　　乘法測試　　1*2*3=6　　除法測試&l

76、t;p>　　9/3/2=1.5　　混合運算　　1*（3+2）　　六、調(diào)試過程中的問題　　函數(shù)double postfix_exp(char *A)修改前

77、后對比　　函數(shù)int infix_exp_value(char *infixexp,char *postfixexp)修改前后對比　　七、課程設(shè)計總結(jié)　　通過這一周的課程設(shè)計，模擬簡單計算器算法有了初步的了解。這次實驗雖然時間不長，但是，我還是收獲了許多，首先，要完成一個課程

78、設(shè)計師需要我們有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和扎實的理論知識作為基礎(chǔ)和后盾的；其次，還要將理論知識與實際課題相結(jié)合，融會貫通。雖然我們之前對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和C語言的聯(lián)合使用并不熟悉，但通過老師的詳細講解和指導、及同學的互相幫助，最終完成了本次課程設(shè)計。在這次課程設(shè)計中，我們還存在著有待改進和完善的地方，還需要我們更加深入的去學習和了解這方面的知識，用更加完善的知識儲備和自己的思考能力相結(jié)合，相信能夠?qū)⒋舜握n程設(shè)計做的更好，也能更好的提高自己的綜合素質(zhì)和能力

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