數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(表達(dá)式計(jì)算)

1、<p><b>　　計(jì)算機(jī)類(lèi)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　20**年 12月 25 日</p><p>　　目 錄</p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)的目的……………………………………………………………1</p>

2、<p>　　2、課程設(shè)計(jì)的要求……………………………………………………………13、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 …………………………………………………………1</p><p>　　3.1主函數(shù)中一些重要變量的作用…………………………………………………1</p><p>　　3.2重要步驟算法思路分析 …………………………………………………………1</p>&

3、lt;p>　　3.3源程序代碼……………………………………………………………………3</p><p>　　3.4程序調(diào)試與測(cè)試結(jié)果 ……………………………………………………………12</p><p>　　3.5結(jié)果分析………………………………………………………………………16</p><p>　　4、總結(jié)  …………………………………

4、……………………………………165、參考文獻(xiàn)  …………………………………………………………………16</p><p><b>　　表達(dá)式計(jì)算</b></p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　1.掌握C語(yǔ)言的相關(guān)知識(shí)；</p><p>　　2.熟悉

5、掌握結(jié)構(gòu)體和共用體的定義和使用；</p><p>　　3.熟悉掌握棧和相關(guān)操作函數(shù)的定義和使用；</p><p>　　4.熟悉掌握數(shù)組和相關(guān)操作的定義和使用</p><p><b>　　2、課程設(shè)計(jì)的要求</b></p><p>　　1.對(duì)從鍵盤(pán)輸入一個(gè)表達(dá)式，先檢查合法性：如不合法，則給出錯(cuò)誤信息，再返回；如合法，則對(duì)

6、其進(jìn)行整理，利用棧和數(shù)組進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)保存，再進(jìn)行運(yùn)算，最后輸出計(jì)算結(jié)果。</p><p>　　2.計(jì)算范圍：包括一般的算術(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除、括號(hào)）和常用的函數(shù)運(yùn)算（三角函數(shù)、自然指數(shù)函數(shù)、自然對(duì)數(shù)函數(shù)、絕對(duì)值函數(shù)、平方根函數(shù)）。</p><p>　　3.其他功能可自行添加。</p><p><b>　　3、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容</b></p

7、><p>　　3.1主函數(shù)中一些重要變量的作用</p><p>　　double sz[MAXSIZE];用于存放數(shù)值的數(shù)組</p><p>　　char fh[MAXSIZE];用于存放運(yùn)算符的數(shù)組</p><p>　　char temp[MAXSIZE];用于存放輸入的表達(dá)式的數(shù)組</p><p>　　float s

8、um;用于記錄當(dāng)前讀到的數(shù)中以讀到的數(shù)值</p><p>　　int i_b,i_t,ld,lsz;i_b后面?zhèn)溆?i_t記錄讀到哪一個(gè)字符;</p><p>　　ld記錄小數(shù)的位數(shù); lsz記錄sz的有效長(zhǎng)度;</p><p>　　shed KH,HS; KH用于放括號(hào)的棧；HS用于放函數(shù)的棧</p><p>　　

9、3.2重要步驟算法思路分析(均以合法表達(dá)式為例)</p><p>　　先用數(shù)組temp對(duì)輸入的表達(dá)式進(jìn)行儲(chǔ)存，再對(duì)其進(jìn)行一位一位地讀取和處理：</p><p>　　1.對(duì)數(shù)值和運(yùn)算符的處理：</p><p>　　1)對(duì)運(yùn)算符的處理比較簡(jiǎn)單，當(dāng)遇到運(yùn)算符時(shí)，直接存入數(shù)組fh即可；</p><p>　　2)對(duì)數(shù)值的處理，由于不知道數(shù)是幾位，所以要

10、用兩個(gè)變量sum、ld，(sum記錄已讀取得數(shù)字，ld記錄小數(shù)位數(shù))，具體操作請(qǐng)見(jiàn)下面流程圖：</p><p>　　2.對(duì)括號(hào)運(yùn)算和函數(shù)運(yùn)算的處理：</p><p>　　對(duì)括號(hào)運(yùn)算和函數(shù)運(yùn)算的處理比較麻煩，特別市它們的嵌套使用，如式子：</p><p>　　1+(2-(3+4)*5)*6</p><p>　　當(dāng)讀到2前的‘(’時(shí)，由于括號(hào)運(yùn)算

11、的優(yōu)先級(jí)高于加、減、乘、除，所以應(yīng)對(duì)其先進(jìn)行保存，當(dāng)讀到3前的‘(’時(shí)，同樣也要先進(jìn)行保存。當(dāng)讀到4后的‘)’時(shí)，應(yīng)把3前的‘(’取出來(lái)，與之配對(duì)，再運(yùn)算之間的式子，同樣當(dāng)讀到5后的‘)’時(shí)，應(yīng)把2前的‘(’取出來(lái)，配對(duì)，再運(yùn)算。所以對(duì)于‘(’的保存與讀取具有先進(jìn)后出的特點(diǎn)，棧剛好也有這個(gè)特點(diǎn)，因此用?？梢詫?duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存；</p><p>　　同理,對(duì)函數(shù)的處理也是這樣的,如式子：</p><p

12、>　　sin(abs(-1))</p><p>　　應(yīng)先保存sin函數(shù)名，再保存abs函數(shù)名；而進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)先計(jì)算abs函數(shù)再計(jì)算sin函數(shù)，也有先進(jìn)后出的特點(diǎn)。</p><p>　　再考慮這些棧的元素的特點(diǎn)：</p><p>　　對(duì)于保存函數(shù)名的棧，它的元素必要有兩個(gè)分量：一個(gè)保存函數(shù)名，可以用char類(lèi)型，另一個(gè)分量要記錄該函數(shù)在式中的位置，可以用int

13、類(lèi)型。</p><p>　　對(duì)于保存扣號(hào)的棧，因?yàn)榭紤]到有2種括號(hào)：一種是一般算式中的括號(hào)，如式子2*(3+4)中的括號(hào)；另一種是函數(shù)中把參數(shù)與一般數(shù)值區(qū)分開(kāi)的括號(hào)，如式子sin(-1)中的括號(hào)。又考慮到要保存的都是’(’，所以該棧也只要2個(gè)分量，一個(gè)是該括號(hào)的種類(lèi)，可以用int類(lèi)型的0和1表示（0表示一般算式中的括號(hào)，1表示函數(shù)參數(shù)前的括號(hào)），另一個(gè)分量是保存該括號(hào)在式中的位置。</p><

14、p>　　又考慮到兩種棧統(tǒng)一性，我們先定義一個(gè)共用體：</p><p>　　union sig//sign1記錄括號(hào)是屬于函數(shù)的還是運(yùn)算的，sign2記錄是什么函數(shù)</p><p>　　{int sign1;</p><p>　　char sign2;</p><p><b>　　};</b></p>

15、;<p>　　在定義棧元素的結(jié)構(gòu)體：</p><p>　　typedef struct node</p><p>　　{union sig sign;</p><p><b>　　int jilu;</b></p><p>　　}node;//記錄括號(hào)或函數(shù)的結(jié)構(gòu)體</p><p&

16、gt;<b>　　3.3源程序代碼</b></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include <stdlib.h>

17、; </p><p>　　#define MAXSIZE 100</p><p>　　union sig//sign1記錄括號(hào)是屬于函數(shù)的還是運(yùn)算的，sign2記錄是什么函數(shù)</p><p>　　{int sign1;</p><p>　　char sign2; };</p><p>　　typedef str

18、uct node</p><p>　　{union sig sign;</p><p>　　int jilu; }node;//記錄括號(hào)或函數(shù)的結(jié)構(gòu)體</p><p>　　struct shed</p><p>　　{node data[MAXSIZE];</p><p>　　int top; };</p

19、><p>　　typedef struct shed shed;//定義棧</p><p>　　void setnull(shed *S)//初始化棧函數(shù)</p><p>　　{S->top=-1; }</p><p>　　void push(shed *S,node x)//入棧函數(shù)</p><p>

20、　　{S->top++;</p><p>　　S->data[S->top]=x; }</p><p>　　node pop(shed *S)//出棧函數(shù)</p><p>　　{S->top--;</p><p>　　return(S->data[S->top+1]); }</p>&

21、lt;p>　　int panduan(char *x)//該函數(shù)檢驗(yàn)輸入的表達(dá)式是否正確，正確返回1，錯(cuò)誤返回0。</p><p>　　{char a[4]={'s','i','n','\0'};</p><p>　　int i=0,j=0,k;</p><p>　　char tem[4];

22、</p><p>　　while(x[i]!='\0')</p><p>　　{if((x[i]=='*'||x[i]=='/')&&i==0)</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：第一個(gè)字符是運(yùn)算符!!\n");</p><p>　　re

23、turn 0;break;}</p><p>　　if(x[i]=='p')</p><p>　　{if(x[i+1]!='i')</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：%c%c不存在!!\n",x[i],x[i+1]);</p><p>　　return 0;break;

24、}</p><p>　　if(x[i+2]>='a'&&x[i+2]<='z')</p><p>　　{ printf("!!輸入錯(cuò)誤：%c%c%c不存在!!\n",x[i],x[i+1],x[i+2]);</p><p>　　return 0;break;}</p>

25、<p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if((x[i]>='a'&&x[i]<'p')||(x[i]>'p'&&x[i]<='z'))</p&

26、gt;<p>　　{if(x[i+3]!='(')</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：函數(shù)名錯(cuò)誤!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><p>　　tem[0]=x[i];</p><p>　　tem[1]=x[i+1];</p

27、><p>　　tem[2]=x[i+2];</p><p>　　tem[3]='\0';</p><p>　　if(strcmp(tem,"sin")&&strcmp(tem,"cos")&&strcmp(tem,"tan")</p><p&g

28、t;　　&&strcmp(tem,"qrt"))</p><p>　　{if(strcmp(tem,"exp")&&strcmp(tem,"log")</p><p>　　&&strcmp(tem,"abs"))</p><p>　　{

29、printf("!!輸入錯(cuò)誤：函數(shù)名錯(cuò)誤!!\n");</p><p>　　return 0;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　i=i+2;</b></p>

30、<p><b>　　}</b></p><p>　　if(x[i-1]=='+'||x[i-1]=='-'||x[i-1]=='*'||x[i-1]=='/')</p><p>　　{if(x[i]=='+'||x[i]=='-'||x[i]=='*&

31、#39;||x[i]=='/')</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：連續(xù)輸入運(yùn)算符!!\n");</p><p>　　return 0;break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p&g

32、t;<p>　　if((x[i]==')'||x[i]=='=')&&k==1)</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符后沒(méi)數(shù)字!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><p>　　if((x[i-1]>='0&#

33、39;&&x[i-1]<='9')&&(x[i]>='a'&&x[i]<='z'))</p><p>　　{printf("!!輸入格式錯(cuò)誤：數(shù)字后緊接著函數(shù)!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><

34、;p>　　if((x[i-1]>='0'&&x[i-1]<='9')&&(x[i]=='('))</p><p>　　{printf("!!輸入格式錯(cuò)誤：數(shù)字后緊接著‘(’!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><

35、p>　　if((x[i-1]=='(')&&(x[i]==')'))</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：‘()’內(nèi)無(wú)表達(dá)式!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><p>　　if((x[i-1]==')')&&a

36、mp;(x[i]=='('))</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：‘)’與‘(’間缺少運(yùn)算符!!\n");</p><p>　　return 0;break;}</p><p>　　if(x[i]=='(')j++;</p><p>　　if(x[i]==')

37、')j--;</p><p>　　if(x[i]=='.')</p><p><b>　　{k=0;</b></p><p>　　while(x[i+(++k)]>='0'&&x[i+k]<='9');</p><p>　　if(x

38、[i+k]=='.')</p><p>　　{printf("!!輸入錯(cuò)誤：多輸入了小數(shù)點(diǎn)!!\n");</p><p><b>　　return 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

39、</p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(j!=0)</b></p><p><b>　　{if(j>0)</b></p><p>　　prin

40、tf("!!輸入格式錯(cuò)誤：少輸入了%d個(gè)‘)’\n",j);</p><p><b>　　else</b></p><p>　　printf("!!輸入格式錯(cuò)誤：少輸入了%d個(gè)‘(’\n",-j);</p><p><b>　　return 0;</b></p><

41、;p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　return 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　int yunsuan(int a,int lsz,dou

42、ble *sz,char *fh)</p><p>　　//把sz數(shù)組中的數(shù)從sz[a]到sz[lsz]根據(jù)數(shù)組fh中的運(yùn)算符進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　//返回值為計(jì)算后lsz的值</p><p>　　{int i,j;</p><p>　　for(i=a;i<lsz;i++)//該趟循環(huán)計(jì)算和除</p><

43、;p>　　{if(fh[i]=='*'||fh[i]=='/')</p><p>　　{if(fh[i]=='*')</p><p>　　sz[i]*=sz[i+1];</p><p><b>　　else</b></p><p>　　sz[i]/=sz[i+1]

44、;</p><p><b>　　j=i+1;</b></p><p>　　while(j<lsz) //計(jì)算完一個(gè)后就把sz和fh中后面的元素向前移動(dòng)一位</p><p>　　{sz[j]=sz[j+1];</p><p>　　fh[j-1]=fh[j];</p><p><b&g

45、t;　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　i--;lsz--;//數(shù)組的長(zhǎng)度也減1</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i

46、=a;i<lsz;i++)//該趟循環(huán)計(jì)算加和減</p><p>　　{ if(fh[i]=='+')</p><p>　　sz[i]+=sz[i+1];</p><p><b>　　else</b></p><p>　　sz[i]-=sz[i+1];</p><p>&

47、lt;b>　　j=i+1;</b></p><p>　　while(j<lsz)</p><p>　　{sz[j]=sz[j+1];</p><p>　　fh[j-1]=fh[j];</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}&

48、lt;/b></p><p>　　i--;lsz--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return lsz;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><

49、;b>　　{</b></p><p><b>　　loop1:</b></p><p>　　printf("!!該計(jì)算器計(jì)算范圍：\n");</p><p>　　printf("》加、減、乘、除、括號(hào)(+,-,*,/,())\n");</p><p>　　prin

50、tf("》三角函數(shù)(sin,cos,tan)、平方根(qrt)、絕對(duì)值(abs)\n");</p><p>　　printf("》自然數(shù)指數(shù)函數(shù)(exp)、自然數(shù)對(duì)數(shù)函數(shù)(log)\n");</p><p><b>　　loop2:</b></p><p>　　double sz[MAXSIZE];/

51、/用于保存數(shù)值的數(shù)組</p><p>　　char fh[MAXSIZE];//用于保存運(yùn)算符的數(shù)組</p><p>　　char temp[MAXSIZE];//用于對(duì)輸入的表達(dá)式進(jìn)行臨時(shí)保存的數(shù)組</p><p>　　float sum=0;</p><p>　　int i_b,i_t=0,ld=0,lsz=0;</p&g

52、t;<p>　　//i_t記錄讀到哪一個(gè)字符;ld記錄小數(shù)的位數(shù);lsz記錄sz的有效長(zhǎng)度;</p><p>　　shed KH,HS; //KH用于放括號(hào)的；HS用于放函數(shù)的</p><p>　　setnull(&KH);</p><p>　　setnull(&HS);</p><p>　　node ele;

53、 //后面?zhèn)溆?lt;/p><p>　　printf("**************************************************\n");</p><p>　　printf("請(qǐng)輸入表達(dá)式：（!!輸入“clc”：清屏）\n");</p><p>　　scanf("%s",&

54、;temp);</p><p>　　if(!strcmp(temp,"clc"))</p><p>　　{system("cls");</p><p>　　goto loop1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(!pand

55、uan(temp))</p><p>　　goto loop2;</p><p>　　while(temp[i_t]!='\0')</p><p>　　{if(temp[i_t]=='.')</p><p><b>　　ld=1;</b></p><p>　　if

56、(temp[i_t]>='0'&&temp[i_t]<='9')</p><p>　　{if(ld==0)</p><p>　　sum=10*sum+(temp[i_t]-'0');</p><p><b>　　else</b></p><p>

57、;　　{sum+=float((temp[i_t]-'0')*pow(10,-ld));</p><p><b>　　ld++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp[i_t

58、]=='+'||temp[i_t]=='-'||temp[i_t]=='*'</p><p>　　||temp[i_t]=='/'||temp[i_t]==')')</p><p>　　{if(temp[i_t-1]!=')')</p><p>　　{sz[lsz++

59、]=sum;</p><p><b>　　sum=0;</b></p><p><b>　　ld=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp[i_t]==')')</p><p><b&

60、gt;　　{lsz--;</b></p><p>　　ele=pop(&KH);</p><p>　　i_b=ele.jilu;</p><p>　　lsz=yunsuan(i_b,lsz,sz,fh);</p><p>　　i_b=ele.sign.sign1;</p><p>　　if(i_b

61、==1)</p><p>　　{ele=pop(&HS);</p><p>　　switch (ele.sign.sign2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 's':sz[lsz]=sin(sz[lsz]);break;</p><p&

62、gt;　　case 'c':sz[lsz]=cos(sz[lsz]);break;</p><p>　　case 't':sz[lsz]=tan(sz[lsz]);break;</p><p>　　case 'l':sz[lsz]=log(sz[lsz]);break;</p><p>　　case 'e

63、9;:sz[lsz]=exp(sz[lsz]);break;</p><p>　　case 'a':sz[lsz]=fabs(sz[lsz]);break;</p><p>　　case 'q':sz[lsz]=sqrt(sz[lsz]);break;</p><p><b>　　}</b></p>

64、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　lsz++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　fh[lsz-1]=temp[i_t];</p&g

65、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp[i_t]=='(')</p><p>　　{ele.sign.sign1=0;</p><p>　　ele.jilu=lsz;</p><p>　　push(&KH,ele);</p><p

66、><b>　　}</b></p><p>　　if(temp[i_t]>='a'&&temp[i_t]<='z')</p><p>　　{if(temp[i_t]=='p')</p><p>　　{sum=3.141592653589793238462;<

67、;/p><p><b>　　i_t++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ele.sign.sign2=temp[i_t];</p><p>　　ele.jilu=lsz;

68、</p><p>　　push(&HS,ele);</p><p>　　ele.sign.sign1=1;</p><p>　　ele.jilu=lsz;</p><p>　　push(&KH,ele);</p><p><b>　　i_t+=3;</b></p>&

69、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　i_t++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp[i_t-1]!=')'||lsz-

70、1>0)</p><p>　　{sz[lsz]=sum;</p><p><b>　　sum=0;</b></p><p>　　yunsuan(0,lsz,sz,fh);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　printf("計(jì)算結(jié)果:

71、\n");</p><p>　　printf("%lf\n",sz[0]);</p><p>　　printf("**************************************************\n");</p><p>　　goto loop2;</p><p><

72、b>　　}</b></p><p>　　3.4程序調(diào)試與測(cè)試結(jié)果</p><p><b>　　1.程序運(yùn)行后：</b></p><p>　　2. 檢測(cè)輸入的合法性：</p><p>　　3．檢測(cè)清屏功能(以下屏幕內(nèi)容是上一屏幕的一部分)：</p><p><b>　　按

73、下Enter后：</b></p><p>　　4. 檢測(cè)一般算術(shù)運(yùn)算(加、減、乘、除及括號(hào))：</p><p><b>　　5.檢測(cè)函數(shù)運(yùn)算：</b></p><p><b>　　3.5結(jié)果分析</b></p><p>　　由具體結(jié)果及分析知：</p><p>　

74、　該計(jì)算器的各項(xiàng)功能基本能夠?qū)崿F(xiàn)，各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)考慮還算周到，而且能夠達(dá)到預(yù)期的效果，但是還有一些不足之處，比如實(shí)現(xiàn)的功能過(guò)于簡(jiǎn)單，不能進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算等等。由于本人的能力有限，所以也只能達(dá)到這種程度，希望今后有更大的提升空間。</p><p><b>　　4、總結(jié)</b></p><p>　　這是一次很好的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我不僅鞏固了很多C語(yǔ)言的知識(shí)點(diǎn)，

75、而且也深刻體會(huì)到棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)功能的強(qiáng)大，運(yùn)用它可以很好地解決C語(yǔ)言難以解決的問(wèn)題，更重要的是通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我學(xué)會(huì)了一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題應(yīng)該如何把它分解成多個(gè)小問(wèn)題并一一解決。當(dāng)然，在實(shí)習(xí)過(guò)程中，我也是遇到很多細(xì)節(jié)問(wèn)題，最后經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的調(diào)試和查找資料才解決的。通過(guò)這一次課程設(shè)計(jì)我的各方面能力得到了有效的檢測(cè)，課程設(shè)計(jì)提高很多我意想不到的東西，那是在一般的學(xué)習(xí)中無(wú)法找到的，所以認(rèn)真對(duì)待每一件事也是我學(xué)到的很重要的東西。</p>&