哈工大数据结构线性结构及其应用

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

实验报告

课程名称：数据结构

课程类型：必修

实验项目名称：线性结构及其应用

实验题目：线性结构及其应用

一、实验目的

二、实验要求及实验环境

三、设计思想（本程序中的用到的所有数据类型的定义，主程序的流程图及各程序模块之间的调用关系）

1．逻辑设计

2．物理设计

四、测试结果

五、系统不足与经验体会

六、附录：源代码（带注释）

一、实验目的

输入中缀表达式保存并显示，之后转换为后缀表达式，并且求出表达式的结果。

二、实验要求及实验环境

实验要求

(1)从键盘输入任意一个语法正确的（中缀）表达式，显示并保存该表达式。

(2)利用栈结构，把上述（中缀）表达式转换成后缀表达式，并显示栈的状态变化过程

和所得到的后缀表达式。

(3)利用栈结构，对上述后缀表达式进行求值，并显示栈的状态变化过程和最终结果。

实验环境

Dev-C++软件中运行

Win7系统

三、设计思想

本实验中定义了int 型，char型，struct 型，char *型，struct型

逻辑设计：应用栈后进先出的规律，在转换为后缀表达式时，

将操作运算符压入栈中，碰见更高级运算符时栈中元素出栈，继续比较；否则压栈。这样可以完成表达式的转换。在利用得到的后缀表达式计算结果时，将操作数压栈，遇见符号直接计算，这是后缀表达式的特点。

物理设计：建立一个结构体数组的栈，数组中存放运算符。数组的添加和减少都在数组末尾元素进行。可以视为一个栈。

四、测试结果

样例1. 输入1+2*（3-4/2）

输出为1+2*（3-4/2） ->此为保存并输出的中缀表达式

12342/-*+ ->此为输出后缀表达式

3 ->此为表达式的值

样例2. 输入1+2*3/4-5

输出为1+2*3/4-5

123*4/+5-

-3

五、系统不足与经验体会

不足

1.此程序只能进行整形一位数上的计算，无法实现实数范围内的计算。

2.程序用的是结构体数组来表示栈的存储结构，数组定义时，定义一段很大的空间，导致

空间利用率不高。

经验体会

1.建立算法框架时如中缀表达式变后缀表达式，后缀表达式的求值时，需要用到很多的函

数来搭建。这个可以先放下，先将该算法编好，完成之后再将所需要的函数填补起来。

这样可以简化步骤。

2.算法分模块解决，不把所有算法堆到一个函数里面。这样可以使程序简洁明了，各个函

数的分工明确。易于调试差错。

六、附录：源代码（带注释）

#include

#include

#define MAX 100 //定义栈中最多有100个元素

/*创建结构体，结构体中含有两个量，一个数组栈，一个指向栈顶元素*/ typedef struct{

int data[MAX]; //定义数组栈

int top; //栈顶标号

}seqstack,*pseqstack;

/*创建一个顺序栈，入口无参数，返回一个指向顺序栈的指针*/

pseqstack init_seqstack()

{

pseqstack s;

s=(pseqstack)malloc(sizeof(seqstack)); //申请栈的内存空间 if(s)

s->top=-1; //创建新栈时栈顶指针指向-1

return s;

}

/*判断栈是否为空，返回1表示空，0表示非空*/

int empty_seqstack(pseqstack s)

{

if(s->top==-1) //判断条件为top指针是否指向-1

return 1;

else

return 0;

}

/*入栈：栈顶插入x*/

int push_seqstack(pseqstack s,int x)

{

if(s->top==MAX-1)

return 0; //栈已满，返回0

else

{

s->top++; //栈顶指针+1，指向将要压栈的x

s->data[s->top]=x;

return 1;

}

}

/*出栈：入口参数为s,*x。删除栈顶元素，并且保存在*x中*/

int pop_seqstack(pseqstack s,char *x)

if(empty_seqstack(s))

return 0;

else

{

*x=s->data[s->top];

s->top--;

return 1;

}

}

/*销毁栈*/

void destroy_seqstack(pseqstack *s)

{

if(*s)

free(*s);

*s=NULL;

}

/*判断字符是否为操作数；是返回1，否则为0*/

int isnum(char c)

{

if(c>='0'&&c<='9')

return 1; //若字符常量的值小于等于‘9’大于等于‘0’则为操作数，并返回1 else

return 0;

}

/*求算符的优先级，入口参数为字符op*/

int priority(char op)

{

switch(op)

{

case '\0': return (0);

case ')': return (1);

case '+': return (2);

case '-': return (2);

case '*': return (3);

case '/': return (3);

case '(': return (4);

default: return (5);

//定义各个支付对应的优先级

}

/*中缀表达式转换成后缀表达式，入口参数字符指针*in,*post*/

//*post中存入后缀表达式

void change(char *in,char *post)

{

pseqstack s;

char c,w,y;

int z1,z2;

s=init_seqstack();

if(!s)

{

printf("initial fault");

} //栈初始化失败输出initial fault push_seqstack(s,'\0'); /*转换之前将栈底存入‘\0’，标记作用，便于判断循环中是否到栈底*/

w=*in; //w存入中缀表达式中第一个元素

while(s->data[s->top]!='\0'||w!='\0') /*当s栈栈底元素不为‘\0’或者w不为‘\0’（w为\0时表示中缀表达式已经读完）时循环*/

{

if(isnum(w))

{

*post=w;

post++;

w=*(++in);

} /*判断w是操作数时，将w赋给*post，并且指针post++，w中值被赋为*in中下一个元素*/

//w不是操作数时

else

{

if(s->data[s->top]=='('&&w==')')

{

pop_seqstack(s,&y);

w=*(++in);

}

/*栈顶为‘（‘且w为’）‘时栈顶元素出栈，但出栈元素’（‘不存入*post，w中值被赋为*in 中下一个元素*/

else

{

/*比较栈顶元素与w运算符的优先级大小，

若栈顶优先级更小，则w入栈

否则栈顶出栈，并将出栈元素赋给*post，post++ */

if(s->data[s->top]=='('||priority(s->data[s->top])

push_seqstack(s,w);

w=*(++in);

}

else

{

pop_seqstack(s,&y);

*post=y;

post++;

}

}

}

}

*post='\0'; //字符串最后添加‘\0‘表示字符串终止

destroy_seqstack(&s); //销毁栈

}

/*后缀表达式求值，入口参数为字符指针*b,其中存储了后缀表达式*/

void result(char *b)

{

pseqstack s;

char ch,a,c,d,result;

ch=*b++;

s=init_seqstack();

//循环在后缀表达式到结尾‘\0‘时终止

while(ch!='\0')

{

if(isnum(ch))

{

push_seqstack(s,ch-'0');

}

//若ch 为操作数则存入栈中，否则进行运算

else

{

pop_seqstack(s,&a);

pop_seqstack(s,&c); //栈中最上方的两个数出栈计算

switch(ch) //各种条件下的运算

{

case '+': d=a+c; break;

case '-': d=c-a; break;

case '*': d=a*c; break;

case '/': d=c/a; break;

}

push_seqstack(s,d); //运算后的结果再压入栈中 }

ch=*b++;

}

//循环完成后栈顶元素就是表达式最后的值，输出该值

printf("%d",s->data[s->top]);

destroy_seqstack(&s);

}

/*主函数*/

int main()

{

int x,y;

char a[MAX],b[MAX];

gets(a); //输入中缀表达式，并且存入字符数组a[MAX]中

puts(a); //输出保存得到的中缀表达式

change(a,b); //调用函数得到后缀表达式

puts(b); //输出后缀表达式

result(b); //调用函数计算表达式的值，并输出该值

getchar();

getchar();

return 0;

}