數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計--算術(shù)表達式求值

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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計--算術(shù)表達式求值_第1頁

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文檔簡介

1、　　計算機科學(xué)系　　《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計》報告　　課題名稱：算術(shù)表達式求值 　　目錄　　1.問題描述----------------------------------

2、-------------------------3　　2.基本要求-----------------------------------------------------------3　　3.工具/準備工作----------------------------------------------------3

3、;　　4.分析與實現(xiàn)--------------------------------------------------------4　　5. 課程設(shè)計體會與感悟------------------------------------------16　　1．問題描述　　從鍵盤

4、上輸入中綴算術(shù)表達式，包括括號，計算出表達式的值。　　2.基本要求　?。?）程序能對所輸入的表達式做簡單的判斷，如表達式有錯，能給適當提示。　?。?）能處理單目運算符：+，-。　　3.工具/準備工作

5、;　　在開始項目之前，應(yīng)回顧復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。　　需要一臺計算機裝有visual C++。　　4.分析與實現(xiàn)　　對于中綴表達式，一般運算規(guī)則如下：　　先乘方，再乘除，最后加減；

6、　　同級運算從左算到右；　　先括號內(nèi)再括號外；　　用到的頭文件”utility.h”,”lk_stack.h”,”node.h”,”calculator.h”.　　根據(jù)實踐經(jīng)驗，可以對運算符設(shè)置統(tǒng)一的優(yōu)先級，從而方便比較。表中給出了包括加、減、乘、除、求

7、余、左括號、右括號和分界符的優(yōu)先級。　　上面討論的的+、—為雙目運算符，如為單目運算符，編程實現(xiàn)時，可在前面加上0而轉(zhuǎn)化為雙目運算符。如在+、—的前一個字符（如當前字符不是運算符時，規(guī)定用0表示）為‘=’或‘（’，則為單目運算符。　　具體實現(xiàn)算法時，可設(shè)置兩個工作棧，一個為操作棧，一個為操作符棧optr，另外一個為操作數(shù)棧opnd,算法基本思路如下：&l

8、t;/p>　　將optr棧和opnd棧清空，在optr棧中加入一個‘=‘。　　從輸入流獲取一字符ch,循環(huán)執(zhí)行步驟（3）至步驟（5）直到求出表達式的值為止。　　取出optr的棧頂optrTop,當optrTop=‘=‘且ch=’=‘時，整個表達式求值完畢，這時opnd棧的棧頂元素為表達式的值。<p

9、>　　若ch不是操作符，則字符放回輸入流（cin.putback）,讀操作數(shù)operand；將operand加入opnd棧，讀入下一個字符ch。　　如ch是操作符，按如下方式進行處理：　　a.如果ch為單目運算符，則在ch前面加上操作數(shù)0，也就是將0入opnd棧；　　b.如果optrTop與ch不匹配，例如

10、optrTop=‘）‘且ch=’（‘，顯示錯誤信息；　　c.如果optrTop=‘（‘且ch=’）‘，則從optr退出棧頂?shù)摹ā?，去括號，然后從輸入流中讀入字符并送入ch；　　d.如果ch=’(’活optrTop比ch 的優(yōu)先級低，則ch入optr棧，從輸入中取下一字符ch；　　e.如果optrTop大于或等于

11、ch的優(yōu)先級，則從opnd棧退出left和right，從optr棧退出theta,形成運算指令（left）theta (right),結(jié)果如opnd棧。　　對于界面處理：　?。?）用文件流建立一個小小的界面，美化處理一些操作，文件名為dd.txt　　//dd.txt文檔內(nèi)容&

12、lt;/p>　　*　　* *　　* *　　* *　　* *<

13、/p>　　* * * * * * *　　* * 　　* 歡迎進入運算界面 *　　* *

14、* * * * * * * * * * * *　　* *　　* *　　* 請選擇：

15、 *　　* *　　* 1.開始運算 * 　　* 2.退出界面

16、 *　　* * 　　* *　　對于運算處理：　　（1）通過運用棧和隊列的特性，實

17、現(xiàn)各種功能。本類通過一系列的擴展實現(xiàn)各種出現(xiàn)的運算情況處理 　　//calculator.h　　# ifndef CALCULATOR_H　　# define CALCULATOR_H　　#include "lk_st

18、ack.h"　　template<class ElemType>　　class Calculator　　{　　private:　　L

19、inkStack<ElemType> opnd;　　LinkStack<char> optr;　　char GetChar()//從輸入流中跳過空格，換行符及制表符獲取一字符　　{　　char

20、 c;　　cin>>c;　　return c;　　}　　int OperPrior(char op); //要自己寫的函數(shù)

21、　　void Get2Operands(ElemType &left,ElemType &right); //要自己寫的函數(shù)　　ElemType Operate(ElemType left,char op,ElemType right); //要自己寫的函數(shù)　　bool IsOperator(ch

22、ar ch); //要自己寫的函數(shù)　　public:　　Calculator() {};　　virtual ~Calculator() {};　　void Run();　　}

23、;　　//使用switch語句　　template<class ElemType>　　int Calculator<ElemType>::OperPrior(char op)　　{</

24、p>　　switch(op)　　{　　case '=':　　return 1;　　case &#

25、39;(':　　return 2;　　case ')':　　return 2;　　case &#

26、39;+':　　return 3;　　case '-':　　return 3;　　case &#

27、39;*':　　return 4;　　case '/':　　return 4;　　case &#

28、39;%':　　return 4;　　case '^':　　return 5;　　}</b

29、>　　}　　//調(diào)用2次出棧函數(shù)，一定要先出右數(shù)，再出左數(shù)！　　template<class ElemType>　　void Calculator<ElemType>::Get2Operands(Elem

30、Type &left,ElemType &right)　　{　　opnd.Pop(right);　　opnd.Pop(left);　　}

31、　//采用switch語句　　template<class ElemType>　　ElemType Calculator<ElemType>::Operate(ElemType left,char op,ElemType right)　　{</p

32、>　　switch(op)　　{　　case '+':　　return left+right;　　case '-':&

33、lt;/b>　　return left-right;　　case '*':　　return left*right;　　case '/':

34、　　return left/right;　　case '%':　　return int(left)%int(right); //輸入數(shù)為浮點數(shù)，要強制轉(zhuǎn)換為整數(shù)！　　case '^':

35、;　　return pow(left,right);　　}　　}　　template<class ElemType>　　bool Calcul

36、ator<ElemType>::IsOperator(char ch)　　{　　if(ch=='='||ch=='('||ch==')'||ch=='+'||ch=='-'||ch=='*'||ch=='

37、;/'||ch=='%'||ch=='^')　　return true;　　else　　return false;　　}<p&

38、gt;　　template<class ElemType>　　void Calculator<ElemType>::Run()　　{　　optr.Clear(); //清空optr棧　　opnd.Clear

39、(); //清空opnd棧　　optr.Push('='); 　　char ch; 　　char priorChar; //當前輸入的前一個字符，如果不為操作符，則令其值為0　　char optrTop;<p

40、>　　ElemType operand;　　char op;　　priorChar='=';　　ch=GetChar();　　if(!optr.Top(optrTop)) throw "表達式有錯！&q

41、uot;;　　while (optrTop!='='||ch!='=')　　{　　if(isdigit(ch)||ch=='.')　　{</p

42、>　　cin.putback(ch);　　cin>>operand;　　opnd.Push(operand);　　priorChar='0';　　ch=GetChar();&

43、lt;b>　　}　　else if(!IsOperator(ch))　　{　　throw"表達式有錯！";　　}<p&g

44、t;　　else　　{　　if((priorChar=='='||priorChar=='(')&&(ch=='+'||ch=='-'))

45、　{　　opnd.Push(0);　　priorChar='0';　　}　　if(optrTop==')'&&ch=='('||optrTop==&#

46、39;('&&ch=='='||optrTop=='='&&ch==')')　　throw "表達式有錯！";　　else if(optrTop=='('&&ch==')')&

47、lt;p>　　{　　if(!optr.Pop(optrTop)) throw "表達式有錯！";　　ch=GetChar();　　priorChar=')';　　}</

48、b>　　else if(ch=='('||OperPrior(optrTop)<OperPrior(ch))　　{　　optr.Push(ch);　　priorChar=ch;<

49、;p>　　ch=GetChar();　　}　　else 　　{　　if(!optr.Pop(op)) throw "表達式有錯！"

50、;　　ElemType left,right;　　Get2Operands(left,right);　　opnd.Push(Operate(left,op,right));　　}<b&g

51、t;　　}　　if(!optr.Top(optrTop)) throw "表達式有錯！";　　}　　if(!opnd.Top(operand)) throw "表達式有錯！";<p&

52、gt;　　cout<<" ";　　cout<<"運算結(jié)果為：";　　cout<<operand<<endl;　　}<p&

53、gt;　　#endif　　主函數(shù)功能：　　應(yīng)用dd.txt建立小小界面;　　針對各種出錯情況進行智能處理;　　實現(xiàn)本次計算基本呢操作

54、//main主函數(shù)　　#include"utility.h"　　#include"calculator.h"　　int main()　　{<p&

55、gt;　　//第一部分進行界面處理，通過文件流的方式　　char a[100];　　ifstream in("dd.txt");　　for(int i=1;i<19;i++)　　{&l

56、t;p>　　in.getline(a,100);　　cout<<a<<endl;　　}　　in.close();　　char d[100];　　while(tru

57、e)//此方法可處理出現(xiàn)的一般不同錯誤　　{　　cout<<" ";　　cin>>d;

58、　　if (d[0]=='1') break;　　else if(d[0]=='2') { cout<<" ";cout<<"已退出界面！"<<endl;exit(0);}&

59、lt;b>　　else 　　{　　cout<<" ";　　cout<<"選擇錯誤，請重新選擇！"<<endl;

60、　　}　　}　　//第二部分進行運算處理　　char c;　　cout<<"

61、 ";　　cout<<"請輸入表達式："<<endl;　　while(true)//此方法可處理出現(xiàn)的一般不同錯誤　　{　　Calculator<dou

62、ble> myCalculator;　　cout<<" ";　　cout<<"輸入形式如1(沒有括號加減乘除)：4+5-8+8/2+6*1="<<endl;　　cout<<"

63、; ";　　cout<<"輸入形式如2(加括號加減乘除)：4*(7+1)/2+3-2="<<endl;　　cout<<" ";　　cout<<

64、;"輸入形式如3：+45="<<endl;　　cout<<" ";　　myCalculator.Run();　　while(true)　　{</b

65、>　　cout<<endl<<endl;　　cout<<" ";　　cout<<"你是否要繼續(xù)(y,n)?";　　cin&

66、gt;>c;　　if(c=='n')　　{　　cout<<" ";　　cout<<&

67、quot;運算已經(jīng)結(jié)束,已退出程序！"<<endl;　　return 0;　　}　　else if(c=='y')　　{

68、　　cout<<" ";　　cout<<"請輸入表達式："<<endl;　　break;<

69、;b>　　}　　else 　　{　　cout<<" ";　　cout<

70、;<"******你的輸入錯誤，請重新輸入：******"<<endl;　　}　　}　　}　　}<

71、;/b>　　運行結(jié)果：　　（1）一般成功運行：有括號的加減乘除，沒有括號的加減乘除，單目運算　?。?）跳過空格，制表符，換行符繼續(xù)運行　?。?）選擇進入界面輸錯處理　　(4).輸入選擇是

72、否繼續(xù)出錯處理　　5. 課程設(shè)計體會與感悟　　本次課程設(shè)計需要涉及到比較多的知識，為了美化界面用了文件流，讓我有加深了對文件流的認識。算術(shù)的操作用了棧，結(jié)點類，讓我更熟悉了棧后進先出以及其他類的的特點。　　1、該程序不只能運算整數(shù)，也能處理輸入的負數(shù) 　　2、可

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