算术表达式求值

#include <stdio.h>#include <math.h>#include <malloc.h>#include <errno.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define DEBUG#define ERROR -1#define STACKSIZE 20/* 定义字符类型栈*/typedef struct{char stackname[20];char *base;//栈底指针char *top; //栈顶指针} Stack;/* ----------------- 全局变量--------------- */ Stack OPTR, OPND; /* 定义前个运算符栈，后个操作数栈*/char expr[255]; /* 存放表达式串*/char *ptr = expr;int step = 0; /* 计算的步次*//*构造一个空栈*/int InitStack(Stack *s, char *name){s->base=(char*)malloc(STACKSIZE*sizeof(char));if(!s->base) exit (ERROR);strcpy(s->stackname, name);s->top=s->base;return 1;}/*定义四则运算符*/int In(char ch){return(ch=='+'||ch=='-'||ch=='*'||ch=='/'||ch=='('| |ch==')'||ch=='#');}/*输出相关变量的值*/void OutputStatus( ){char *s;/* step */printf("\n%-8d", ++step); /* OPTR */for(s = OPTR.base; s < OPTR.top; s++) printf("%c", *s);printf("\t");/* OPND */for(s = OPND.base; s < OPND.top; s++) printf("%d ", *s);/* input char */printf("\t\t%c", *ptr);}/*插入*/int Push(Stack *s,char ch){#ifdef DEBUGchar *name = s->stackname;OutputStatus();if(strcmp(name, "OPND") == 0)printf("\tPUSH(%s, %d)", name, ch);elseprintf("\tPUSH(%s, %c)", name, ch);#endif*s->top=ch;s->top++;return 0;}/*删除*/char Pop(Stack *s){char p;#ifdef DEBUGOutputStatus();printf("\tPOP(%s)", s->stackname);#endifs->top--;p=*s->top;return (p);}char GetTop(Stack s){char p=*(s.top-1);return (p);}/* 判断运算符优先权，返回优先权高的*/char Precede(char c1,char c2){int i=0,j=0;static char array[49]={'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>','>', '>', '<', '<', '<', '>', '>','>', '>', '>', '>', '<', '>', '>','>', '>', '>', '>', '<', '>', '>','<', '<', '<', '<', '<', '=', '!','>', '>', '>', '>', '!', '>', '>','<', '<', '<', '<', '<', '!', '='};switch(c1){/* i为下面array的横标*/case '+' : i=0;break;case '-' : i=1;break;case '*' : i=2;break;case '/' : i=3;break;case '(' : i=4;break;case ')' : i=5;break;case '#' : i=6;break;}switch(c2){/* j为下面array的纵标*/case '+' : j=0;break;case '-' : j=1;break;case '*' : j=2;break;case '/' : j=3;break;case '(' : j=4;break;case ')' : j=5;break;case '#' : j=6;break;}return (array[7*i+j]); /* 返回运算符*/}/*操作函数*/int Operate(int a,char op,int b){#ifdef DEBUGOutputStatus();printf("\tOPERATE(%d, %c, %d)", a, op, b); #endifswitch(op){ case '+' : return (a+b);case '-' : return (a-b);case '*' : return (a*b);case '/' : return (a/b);}}int EvalExpr( ){char c,theta,x,m,ch;int a,b;c = *ptr++;while(c!='#'||GetTop(OPTR)!='#'){if(!In(c)){m=atoi(&c);Push(&OPND,m);c = *ptr++;}elseswitch(Precede(GetTop(OPTR),c)){case '<':Push(&OPTR,c);c = *ptr++;break;case '=':x=Pop(&OPTR);c = *ptr++;break;case '>':theta=Pop(&OPTR);b=Pop(&OPND); a=Pop(&OPND);Push(&OPND,Operate(a,theta,b));break;}}return GetTop(OPND);}main( ){printf("Input the expression(end with \"#\" sign):");do{gets(expr);}while(!*expr);InitStack(&OPTR, "OPTR"); /* 初始化运算符栈*/Push(&OPTR,'#'); /* 将#压入运算符栈*/ InitStack(&OPND, "OPND"); /* 初始化操作数栈*/printf("\n\nresult:%d\n", EvalExpr());//return;}第二个作者：麻英圳学号：20031302202算法思想：具体做法是设两个栈，一个是操作数栈opnd，另一个是运算符栈oprt，分别存放操作数与运算符。

首先判断是否只有操作数时，直接出栈，当只有运算符，也出栈，显示栈为空。

按照栈后进先出的原则进行；1）遇到操作数，进操作数opnd栈，计算机继续扫描下一符号；2）遇到运算符时，需将此运算符优先级与oprt栈顶运算符优先级比较。

（1）若栈顶元素优先级低则进oprt 栈，继续扫描下一符号；（2）若栈顶元素优先级高，则运算符栈oprt栈顶元素退栈，形成一个操作码Q，同时，操作数栈opnd栈顶元素两次退栈，形成两个操作数a、b,计算机对操作数与操作码完成一次运算操作，即aQb。

其运算结果存放在操作数opnd栈中，作为一次运算的中间结果进opnd栈。

（3）若与栈oprt栈顶元素优先级相等则栈顶元素退栈。

当遇到栈顶元素是‘\0’时，表示整个运算结束，否则，继续扫描下一符号。

本程序调用了比较符号优先级函数，在除法中判断值是否为小数，化成相应的整数。

比较过程：C1C2+ - * / ( ) ‘ ‘ +-*/()‘’> > < < < > >> > < < < > >> > > > < > <> > > > < > << < < < < => .> > >> >< ,< < < < =操作过程：例：3*（7-2）.步骤oprt opnd 输入字符主要操作1 ‘’3*（7-2）pushopnd(3)2 ‘’3 *（7-2）pushoprt(*)3 ‘’* 3 （7-2）pushoprt( ( )4 ‘’*( 3 7-2)pushopnd(7)5 ‘’*( 3 7 -2)pushoprt( - )6 ‘’*(- 37 2)pushopnd(2)7 ‘’*(- 3 7 2) evaluate( 7-2 )8 ‘’*( 3 5 ) popoprt( () )9 ‘’* 3 5 ‘ ‘evaluate( 3*5 )10 ‘’ 15 ‘ ‘result(15)C程序：#include"stdio.h"#include"string.h"#include"stdlib.h"#define STACKSIZE 100 /*表达式的最长字符数*/int topt=-1;int topd=-1;double opnd[STACKSIZE]; /*数字栈*/ char oprt[STACKSIZE]; /*符号栈*/ char expression[STACKSIZE];/*存储表达式*/void pushopnd(double x)/*数字压栈*/{if(topd==STACKSIZE-1)printf("Operend Stack overflow!\n");opnd[++topd]=x;}void pushoprt(char x) /*符号压栈*/ {if(topt==STACKSIZE-1)printf("Operate Stack overflow!\n");oprt[++topt]=x;}double popopnd() /*数字出栈*/{if(topd==-1) printf("Operend Stack underflow!\n");return(opnd[topd--]);}char popoprt()/*符号出栈*/{if(topt==-1) printf("Operate Stack underflow!\n");return(oprt[topt--]);}double getopnd()/*取得数字栈顶元素*/{if(topd==-1) printf("Operend Stack underflow!\n");return(opnd[topd]);}char getoprt() /*取得符号栈顶元素*/{if(topt==-1) printf("Operate Stack underflow!\n");return(oprt[topt]);}char priority(char c1,char c2)/*比较符号优先级*/{if((c1=='*'||c1=='/')&&(c2!='(')) return '>';if((c1=='+'||c1=='-')&&(c2=='+'||c2=='-'||c2==' )'||c2=='\0' )) return '>';if((c1=='+'||c1=='-')&&(c2=='*'||c2=='/'||c2=='( ')) return '<';if((c1=='*'||c1=='/')&&(c2=='(')) return '<';if(c1=='('&&c2!=')') return '<';if(c1=='('&&c2==')') return '=';if(c1==')') return '>';if(c1=='\0'&&c2=='\0') return '=';if(c1=='\0'&&c2!='\0') return '<';}double calculate(double a,char symbol,double b) /*单个符号计算*/{double result;if(symbol=='+') result=a+b;if(symbol=='-') result=a-b;if(symbol=='*') result=a*b;if(symbol=='/') result=a/b;return result;}void initexpression() /*输入表达式，以回车键结束*/{printf("Please input arithmetic expression, never input a space or a tab.\n");printf("Press Enter button to end input:\n");scanf(" %s",expression);}double dtod(char s[]) /*判定小数与整数*/{int isfrac=0; /*isfrac 指示是否小数，‘1’代表是小数*/char *p;double power=1,value=0;p=s;while(*p!='\0'){/*是小数，计算整数的值*/if(*p=='.') isfrac=1;else if(isfrac==0)value=value*10+(double)(*p-48);else{power=power*10; /*计算小数的值*/value=value+(double)(*p-48)/power;}p++;}return(value);}double evaluate(void) /*计算表达式的值*/{double a,b,gd,tempresult;char c,symbol,gt,temp[20];int i=0,isfigure=0,issigned=0;int j=0; /*issigned指示是否是带符号的数，‘1’代表是带符号的*/double number; /*isfigure指示是否是数字，‘1’代表是数字*/pushoprt('\0');c=expression[0];if(c=='+')c=expression[i++];if(c=='-')pushopnd(0);gt=getoprt();while(c!='\0'||gt!='\0'){if(c>='0'&&c<='9'||c=='.'){isfigure=1;issigned=0;temp[j++]=c;c=expression[++i];}else{if(isfigure==1){temp[j]='\0';number=dtod(temp);pushopnd(number);}/*数字压栈，清零*/isfigure=0;j=0;if(c=='(')issigned=1;if(c=='-'&&issigned==1)pushopnd(0);if(c=='+'&&issigned==1)i++; /*是有符号的数，负数压零，正数加号不要*/gt=getoprt();switch(priority(gt,c)) /*比较优先级*/{case'<':{pushoprt(c);c=expression[++i];break;}case'=':{symbol=popoprt();c=expression[++i];break;}case'>':{symbol=popoprt();b=popopnd();a=popopnd() ;tempresult=calculate(a,symbol,b);pushopnd(tempresult);break;}}}gt=getoprt();}gd=getopnd();return(gd);}main(){double result;initexpression();result=evaluate();printf("=========================\n") ;printf("* value = %f *\n",result); printf("=========================\n") ;}。