数据结构课程设计之利用栈求表达式的值

**大学

数据结构课程设计报告题目：利用栈求表达式的值

院（系）：计算机工程学院

学生姓名:

班级：学号:起迄日期: 2011、

6、30

指导教师:

20XX—20XX年度第 2 学期

一、需求分析

1、从键盘上输入表达式。

2、分析该表达式是否合法：

（1）是数字，则判断该数字的合法性。若合法，则压入数据到堆栈中。

（2）是规定的运算符，则根据规则进行处理。在处理过程中，将计算该表达式的值。

（3）若是其它字符，则返回错误信息。

3、若上述处理过程中没有发现错误，则认为该表达式合法，并打印处理结果。程序中应主要包含下面几个功能函数：

void initstack()：初始化堆栈

int Make_str()：语法检查并计算

int push_operate(int operate)：将操作码压入堆栈

int push_num(double num)：将操作数压入堆栈

int procede(int operate)：处理操作码

int change_opnd(int operate)：将字符型操作码转换成优先级

int push_opnd(int operate)：将操作码压入堆栈

int pop_opnd()：将操作码弹出堆栈

int caculate(int cur_opnd)：简单计算+，-，*，/

double pop_num()：弹出操作数

二、概要设计

1.定义一个expression全局表达式结构体expr[1000]存放计算过的表达式

(expstr[MAXSIZE])和计算结果(result)、一个计量器(i)、一个表达式字符串、

一个操作码栈和一个操作数栈；

2.把表达式字符串从头到尾逐一扫描，将输入的表达式进行语法检查；

3.第一个字符只能是数字或“（”，最重一个字符只能是“=”；

4.表达式括号必须配对，中间不能出现“=”；

5.在“（”前面只能是“+、－、*、/、( ”，在“+、－、*、/、=、)”前面

只能是数字或“）”；

6.把表达式字符串从头到尾逐一扫描，直到表达式扫描完毕，操作码栈为

空；

7.把字符根据运算优先级别选择操作；

8.把表达式中的数值部分字符串转成数值压入操作数栈；

9.是“(”直接压入到操作码栈，级别比操作码栈顶元素高的，把运算符压

入操作码栈；

10.级别比操作码栈低的，弹出操作码栈的栈顶元素和操作数栈的两个栈顶

元素，进行运算后再压入操作数栈；

11.是“)”，若操作码栈顶是“(”，把弹出操作码栈顶元素，否则“)”视为

级别最低的元素，重复7；

12.最后计算出结果并将其存放在expr[i]，计量器加1；

13.重复计算后，将结果保存在文件里，并统计计算次数；

14.查看多次计算结果，以表形式输出；

15.查看本次计算记录，以表形式输出；

清除计算记录，重新计算

三、详细设计

(一)程序总共有如下函数：

主要函数：

void start(opnd *op,num *nu)//程序主菜单

void start2(opnd *op,num *nu)//第二层计算选择，子菜单

void load()//显示所有计算记录

void save()//保存计算结果

void check()//显示本次计算结果

void result(opnd *op,num *nu)//计算结果

double caculate(opnd *op,num *nu)//简单计算+，-，*，/

表达式处理函数：

int make_str()//语法检查

double change_num(char str[])//数字字符串转成double型数字

char procede(char top,char code)//处理操作码，判断栈的操作

int change_opnd(char code)//字符型操作码转换优先级，非表达式字符返回-2 栈操作函数：

double get_num(num *nu)//查看操作数栈栈顶

double pop_num(num *nu)//操作数栈出栈

int push_num(num *nu,double da)//压入操作数栈

int empty_num(num *nu)//判空

void initstack(num *nu)

char get_opnd(opnd *op)//查看栈顶

char pop_opnd(opnd *op)//出栈

int push_opnd(opnd *op,char co)//压栈

int empty_opnd(opnd *op)//判空

void initstack(opnd *op)//初始化栈

(二)函数间的调用关系：

●main()：主函数→start();

↗load() →start();

●start()程序模式函数→清空文件→exit();

↘make_str()→result(op,nu)→start2()→start();

↗load →start();

●start2()子菜单→save() →start2();

↘check() →start2();

●result(op,nu)计算结果→initstack(op) →initstack(nu) →push_opnd(op,'=') →

↗push_num(nu,change_num(str2));

→change_opnd(*ps) ↗push_opnd(op,*ps)；

↘procede(get_opnd(op),*ps) →pop_opnd(op);

↘push_num(nu,caculate(op,nu)) ●caculate(op,nu)→b=pop_num(nu) →a=pop_num(nu) →pop_opnd(op)

? main()函数：调用了一个函数start()，start()判断执行查看所有计算记录

函数load()，或是清空以往的所有计算记录，或是退出程序，或是检查输入表达式语法make_str()并计算表达式result(op,nu)的操作。

? result(op,nu)函数：是计算表达式，调用了初始化栈函数和字符级别判断

change_opnd(*ps)，若是数字，则调用转化数字change_num(str2)然后压入操作数栈，若是运算符，刚调用判断操作procede(get_opnd(op),*ps)，若是“<”,则压入操作码栈push_opnd(op,*ps)，若是“=”，则弹出操作码栈顶pop_opnd(op)，若是“>”，则弹出操作码栈的栈顶元素和操作数栈的两个栈顶元素，进行运算caculate(op,nu)后再压入操作数栈，计算完毕后按start()顺序运行。

? start2()函数：在计算结果后调用跟随的选择菜单，进行查看结果check()、

保存结果save()、查看计算记录load()、回到主菜单的操作。

(三) 流程图: