数据结构课程设计带括号的算术表达式求值
、实验的目的和要求
1.采用算符优先数算法, 能正确求值表达式;
2.熟练掌握栈的应用;
3?熟练掌握计算机系统的基本操作方法，了解如何编辑、编译、链接和运行一个C++程序; 4.上机调试程序,掌握查错、排错使程序能正确运行。
三、实验的环境:指硬件和软件环境
1.硬件环境: Intel 奔腾双核T2390 双核处理器(1.86GHz 主频/1MB 二级缓存/533MHz 前端总
线)， RAM:2G .
2.软件环境: 操作系统：windows vista
编译软件：Microsoft Viual C++6.0
3.软件环境介绍:
Visual C++是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C++1.0后，随着其新版本的不断问世，Visual C++已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。
虽然微软公司推出了Visual C++.NET(Visual C++7.0) ，但它的应用的很大的局限性，只适用于Windows 2000,Windows XP 和Windows NT4.0。所以实际中，更多的是以Visual C++6.0 为平台。
Visual C++6.0不仅是一个C++编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集
成开发环境( integrated development environment,IDE )。Visual C++6.0 由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard 、类向导Class Wizard 等开发工具。这些组件通过一个名为Developer Studio 的组件集成为和谐的开发环境。
四、算法描述:
1.头文件:
Stack.h
Calculator.h
Method:
Stack method:
Push(); // 进栈操作
Pop(); // 出栈操作
GetHead(); // 返回栈中的最顶层元素
MakeEmpty(); // 清空栈操作
Calculator method:
Calculator();// 计算主体celarstream(); // 清空输入流
Prior();// 返回运算符的优先级done(); // 做一次二元运算output(); // 打印结果并输出EnEmpty(); // 调用MakeEmpty(), 并清空栈
2.cpp 文件
Calculator.cpp
Method:
int main(); // 主程序
3.程序流程图
优先级比较算法
Data 算法
存放操作字符 存放数据
调用 Calculator 。
4. 功能描述
(1) 所有函数都是在 calculator 。函数为主体，调用其他函数开始的。 Calculator 函数让输 入的中缀表达式按字符读取。
(2) 如果读取为操作数，则将字符返回输入流 (cin.putback)，读操作数并进data 栈，然后 读入下一字符送入 ch 。
(3) 如果读取为操作符，则判断操作符类型，确定优先级。不同的优先数的操作符进行 不同的运算。
⑷ 用output 函数进行结果等的输出。
⑸Enempty 为清空两个栈。
(6) 主函数调用时，创建 calculator 实例，调用 calculator 函数进行计算，然后调用 output 函数进行输出，最后调用 enempty 清空栈。
结束
注：程序有两个栈，分别为data和sign。分别存放操作数和操作符；此程序要求输入的是中缀表达式，即直接对中缀表达式求值, 不用转化为后缀在求值。
五、源程序清单:
Stack.h #include
#include
friend class Stack
Elem elem;
StackNode
StackNode (Elem e=0, StackNode
{ //cout<<"elem is : "< } }; template template { int number; StackNode public: Stack():number(0),head(NULL){} ~Stack() { StackNode while(head!=NULL) { head=head->link; delete tmp; tmp=head; } } void Push(const Elem &e) { number++; head=new StackNode } void MakeEmpty() { StackNode while(head!=NULL) { head=head->link; delete tmp; tmp=head; } number=0; } void Pop() assert(number!=0); number--; StackNode delete tmp; } Elem GetHead() { return head->elem; } int GetNumber() const { return number; }// 返回堆栈中元素的数目}; Calculator.h class Calculator { private: Stack Stack int flag; // 标志位表示前一个输入的是数还是一个运算符 public: Calculator() { flag=BLANK; } ~Calculator(){} int Prior(char ch) const// 返回运算符的优先级 { switch(ch) { case ')': return 1; case '+': case '-': return 2; case '*': case '/': return 3; case '(': return 5; default: return -1; } } void clearstream()// 清空输入流 { char ch; while(cin>>ch, ch!=';') ; } void done(char ch)// 做一次二元运算 { double a, b; a=data.GetHead(); data.Pop(); b=data.GetHead(); data.Pop(); switch(ch) { case '+': b+=a; break; case '-': b-=a; break; case '*': b*=a; break; case '/': if(a==0) { cout<<" 除数为零! 返回系统默认值如下"< } b/=a; break; default : break; } data.Push(b); } void Calculate() { char ch; double d; while(cin>>ch, ch!='=') { if(ch>='0' && ch<='9' || ch=='.') { if(flag==DA TA) { cout<<"\nError input! 小数点只能有一位! "< clearstream(); return; } cin.putback(ch); cin>>d; data.Push(d); flag=DA TA; } else//如果输入的是字符，则作出判断 { int prio=Prior(ch); char tempch, chprior; switch( prio ) { case -1: cout<<"\nError input! 不允许的字符"< flag=ERROR; clearstream(); return; case 1: // 如果是一个后括号， tempch=sign.GetHead(); // 是合法的运算，取一个运算符 flag=KUOHAO2; while(tempch!='(') // 做完这一重括号内的所有运算 { sign.Pop(); done(tempch); if(sign.GetNumber()!=0) { tempch=sign.GetHead(); } } sign.Pop(); break; case 2: //如果读入的是一个+ 或者- 号， //如果+前面没有数据，或者+是被写在括号里的，则向//它的前面压 入一个0 到data if( flag==BLANK || data.GetNumber() == 0 || flag == KUOHAO1 ) { data.Push(0);//push 0 to stack //sign.Push(ch);//push + / - to stack } //如果它前面是一个后括号，因后括号里的内容已经做过// 运算，故 只当一个一般的来做 if( flag== KUOHAO2 || flag == DATA ) { while( sign.GetNumber() && sign.GetHead()!='(' && Prior( sign.GetHead() ) >= Prior(ch) ) done( sign.GetHead() ); sign.Pop(); } flag = ADD_OR_SUB; sign.Push( ch ); break; case 3: // 如果当前输入是一个* 或者/ 号 // 如果前一个输入是一个* 或者/ 号 //如果它前面不只一个数字，则做它前面的运算if(data.GetNumber()!=1) { chprior=Prior(sign.GetHead()); if(chprior>=Prior(ch) && sign.GetHead()!='(') { chprior=sign.GetHead(); sign.Pop(); done(chprior); } } sign.Push(ch); flag=MUT_OR_DIV; break; case 5://如果当前的是一个前括号 // 如果它前面输入的是一个数据，则提示出错 if(flag==DA TA) { cout<<"\n 输入错误!数据后不能直接跟括号 !"< flag=ERROR; clearstream(); return; } sign.Push(ch); flag=KUOHAO1; break; default : cout<<"\n 输入错误! 非法字符!"< clearstream(); break; } } } if( sign.GetNumber() && sign.GetHead() == '(' ) { cout<<"\n 括号不配对!"< return ; } if( flag==MUT_OR_DIV || flag == ADD_OR_SUB) { cout<<"\n 表达式没有写完!"<< endl; flag=ERROR; return; } while(sign.GetNumber()) { if( sign.GetHead() == '(' ) { cout<<"\n 括号不配对！"<< endl; flag = ERROR; return ; } done(sign.GetHead()); sign.Pop(); } } void OutPut() { cout<<"\nThe answer is : "< } void EnEmpty() { data.MakeEmpty(); sign.MakeEmpty(); flag=BLANK; } }; Calculator.cpp #include"StackNode.h" #include"Calculator.h" int main() { char iscontinue='Y'; Calculator cal; while(iscontinue=='Y') "< cout<<" cout<<" 请输入你要计算的中缀表达式,以等号结束 cal.Calculate(); cal.OutPut(); cal.EnEmpty(); cout<<" 是否继续(Y/N)?"; cin>>iscontinue; iscontinue=toupper(iscontinue); } } 六、运行结果: 正常情况: 杲否继续 异常情况： 1?输入非法字符时 2?输入的数据直接跟括号时 DADebiigXCaloj lator.exe' 3?左右括号没有同时出现时 4.表达式没有写完时： 5.输入的除数为0时： ? 1 r 亠f —■—厶1 —厶i—i——■& —厶"■ i^r ■ 厶厶F 七、实验运行情况分析 1算法分析 程序利用两个栈，存放操作符和操作数，从输入流里读取字符。将不同的操作符分类，规定优先数，利用前后操作符在栈的优先数不同，执行不同的操作符。 利用堆栈的"后进先出”(last in first out)的特点实现中缀表达式的求值，效率较高并且比较容易完成代码的编写。 2 ?运行结果分析 (1)程序能够接受浮点数并正确表达式的值 (2)程序能够识别单目运算符 (3)当输入非法字符时，程序退出并提示表达式不符合要求 (4)程序可以识别除数为零的情况，并返回一个系统默认值 (5)程序能够识别当表达式不完整时的情况，并提示错误 (6)当输入一个含多个小数点的错误数字时, 程序报错 (7)程序可以识别当括号不匹配时的错误 3．运行环境该程序对运行环境要求较低，在单核计算机上也可以运行，内存最低要求 C++ 6.0 以及高于 6.0的版本中基本可以运行. 56M 。在Visual 参考文献： [1]《C++大学教程》邱仲潘等译电子工业出版社2001.7 [2]《数据结构(用面向对象方法与C++描述)》殷人昆编著清华大学出版社 [3]《数据结构与算法(C++ 版)实验和课程设计教程》清华大学出版社 1999.7 竭诚为您提供优质文档/双击可除数据结构表达式求值实验报告 篇一：数据结构实验二——算术表达式求值实验报告 《数据结构与数据库》 实验报告 实验题目算术表达式求值 学院：化学与材料科学学院 专业班级：09级材料科学与工程系pb0920603 姓学 邮名：李维谷号：pb09206285箱： liwg@https://www.360docs.net/doc/8f3360780.html,指导教师：贾伯琪 实验时间：20XX年10月10日 一、需要分析 问题描述： 表达式计算是实现程序设计语言的基本问题之一，它的实现是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示通过将数学表达式字符串转化为后缀表达式，并通过后缀表达式结合栈的应用实现对算术表达式进行四则混合运算。 问题分析： 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 设置运算符栈（字符型）和运算数栈（浮点型）辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时完成运算符和运算数的识别处理，然后进行运算数的数值转换在进行四则运算。 在运算之后输出正确运算结果，输入表达式后演示在求值中运算数栈内的栈顶数据变化过程，最后得到运算结果。 算法规定： 输入形式：一个(:数据结构表达式求值实验报告)算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为使实验更完善，允许操作数为实数，操作符为（、）、.（表示小数点）、+、-、*、/、^（表示乘方），用#表示结束。 输出形式：演示表达式运算的中间结果和整个表达式的最终结果，以浮点型输出。 程序功能：对实数内的加减乘除乘方运算能正确的运算出结果，并能正确对错误输入和无定义的运算报错，能连续测试多组数据。 测试数据：正确输入：12*（3.6/3+4^2-1）# 《数据结构与数据库》 实验报告 实验题目 算术表达式求值 学院：化学与材料科学学院 专业班级：09级材料科学与工程系PB0920603 姓名：李维谷 学号：PB09206285 邮箱：liwg@https://www.360docs.net/doc/8f3360780.html, 指导教师：贾伯琪 实验时间：2010年10月10日 一、需要分析 问题描述： 表达式计算是实现程序设计语言的基本问题之一，它的实现是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示通过将数学表达式字符串转化为后缀表达式，并通过后缀表达式结合栈的应用实现对算术表达式进行四则混合运算。 问题分析： 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 设置运算符栈（字符型）和运算数栈（浮点型）辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时完成运算符和运算数的识别处理，然后进行运算数的数值转换在进行四则运算。 在运算之后输出正确运算结果，输入表达式后演示在求值中运算数栈内的栈顶数据变化过程，最后得到运算结果。 算法规定： 输入形式：一个算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为使实验更完善，允许操作数为实数，操作符为（、）、.（表示小数点）、+、-、*、/、^（表示乘方），用#表示结束。 输出形式：演示表达式运算的中间结果和整个表达式的最终结果，以浮点型输出。 程序功能：对实数内的加减乘除乘方运算能正确的运算出结果，并能正确对错误输入和无定义的运算报错，能连续测试多组数据。 测试数据：正确输入：12*（3.6/3+4^2-1）# 输出结果：194.4 课程设计报告 题目：算术表达式求值 一、需求分析 1、设计要求： 给定一个算术表达式，通过程序求出最后的结果 1>、从键盘输入要求解的算术表达式； 2>、采用栈结构进行算术表达式的求解过程； 3>、能够判断算术表达式正确与否； 4>、对于错误表达式给出提示； 5>、对于正确的表达式给出最后的结果； 2、设计构想： 为了实现算符优先算法使用两个工作栈，一个称作OPTR，以寄存运算符；另一个称作OPND，用以寄存操作数或运算结果。在操作数和操作符入栈前，通过一个函数来判别，输入的是操作数还是操作符，操作数入OPND，操作符入OPTR。在输入表达式的最后输入‘#’，设定‘#’的优先级最低，代表表达式输入结束。在表达式输入过程中，遇操作数则直接入栈，遇到运算符则与栈顶运算符比较优先级,若当前运算符优先级高，则当前运算符入栈,扫描下一符号;否则栈顶运算符出栈,两操作数出栈,进行运算,所得结果入数栈,重新比较当前运算符与新栈顶运算符。如此重复直到栈顶运算符与当前符号均为‘#’，运算结束。 二、概要设计 1、本程序包含的模块： （1）栈模块——实现栈抽象数据类型 （2）运算模块——实现数据表达式的运算（3）主程序模块 三、详细设计 （1）栈模块 1、定义栈结构 struct Sqstack { elemtype *top;//栈顶元素 elemtype *base; //栈底元素 int stacksize;//栈的大小 }; 2、栈的基本操作 ①初始化栈 status initstack(struct Sqstack &s) { s.base=(elemtype *)malloc(stack_size*sizeof(elemtype)); if(!s.base) return OVERFLOW; s.top=s.base; s.stacksize=stack_size; return OK; } ②入栈 status push(struct Sqstack &s,elemtype e) { 数理学院 课程设计报告书 课程名称数据结构课程设计 设计题目算术表达式求值演示 专业班级 学号 姓名 指导教师 2014 年12 月 4.2.2 基本操作： InitStack(&S) 操作结果：构造一个空栈S。 GetTop(S) 初始条件：栈S 已存在。 操作结 果： 用P 返回S的栈顶元素。Push(&S 初始条 件：，ch) 栈S 已存在。 操作结 果：插入元素ch 为新的栈顶元素。 Pop(&S) 初始条件：栈S 已存在。 操作结 果：删除S 的栈顶元素。 In(ch) 操作结果：判断字符是否是运算符，运算符即返回1 Precede(c1, c2) 初始条件：c1,c2 为运算符。操作结果：判断运算符优先权，返回优先权高的。Operate(a,op,b) 初始条件：a,b 为整数，op为运算符。操作结果： a 与 b 进行运算，op 为运算符，返回其值。num(n) 操作结果：返回操作数的长度。EvalExpr() 初始条件：输入表达式合法。操作结果：返回表达式的最终结果。}ADT Stack 主程序的流程： EvaluateExpression() 函数实现了对表达式求值的功能，main() 函数直接调用EvaluateExpression() 对输入的表达式求值输出。 4.2.3 函数的调用关系图 4.3 详细设计 4.3.1 ① . Precede(char c1,char c2)判断运算符优先权，返回优先权高的 算符间的优先关系 如下： 算法伪代码如下： char Precede(char c1,char c2) { static char array[49]={ >', '>', '<', '<', '<', '>', '>', >', '>', '<', '<', '<', '>', '>', >', '>', '>', '>', '<', '>', '>', >', '>', '>', '>', '<', '>', '>', <', '<', '<', '<', '<', '=', '!', >', '>', '>', '>', '!', '>', '>', <', '<', '<', '<', '<', '!', '='}; // 用一维数组存储 49 种情况 switch(c1) { /* i 为下面 array 的横标 */ case '+' : i=0;break; case '-' : i=1;break; case '*' : i=2;break; 软件技术基础实验报告 实验名称：表达式计算器 系别：通信工程 年级： 班级： 学生学号： 学生姓名： 《数据结构》课程设计报告 题目简易计算表达式的演示 【题目要求】 要求：实现基本表达式计算的功能 输入：数学表达式，表达式由整数和“+”、“-”、“×”、“/”、“（”、“）”组成输出：表达式的值 基本操作：键入表达式，开始计算，计算过程和结果记录在文档中 难点：括号的处理、乘除的优先级高于加减 1．前言 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 算法输入：一个算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为简化，规定操作数只能为正整数，操作符为+、-*、/、=，用#表示结束。 算法输出：表达式运算结果。 算法要点：设置运算符栈和运算数栈辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时，完成运算符和运算数的识别处理，以及相应运算。 2．概要设计 2.1 数据结构设计 任何一个表达式都是由操作符，运算符和界限符组成的。我们分别用顺序栈来寄存表达式的操作数和运算符。栈是限定于紧仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。顺序栈的存储结构是利用一组连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素，同时附设指针top 指示栈顶元素在顺序栈中的位置，base 为栈底指针，在顺序栈中，它始终指向栈底，即top=base 可作为栈空的标记，每当插入新的栈顶元素时，指针top 增1，删除栈顶元素时，指针top 减1。 2.2 算法设计 为了实现算符优先算法。可以使用两个工作栈。一个称为OPTR ，用以寄存运算符，另一个称做OPND ，用以寄存操作数或运算结果。 1.首先置操作数栈为空栈，表达式起始符”#”为运算符栈的栈底元素； 2.依次读入表达式，若是操作符即进OPND 栈，若是运算符则和OPTR 栈的栈顶运算符比较优先权后作相应的操作，直至整个表达式求值完毕（即OPTR 栈的栈顶元素和当前读入的字符均为”#”）。 2.3 ADT 描述 ADT Stack{ 数据对象：D={ i a |i a ∈ElemSet,i=1,2,…，n, n ≧0} 数据对象：R1={< 1 ,-i i a a >| 1-i a ,D a i ∈,i=2,…，n} 复合算术运算符 现在我们来看看由几种运算符和包含混合数据类型的更复杂的表达式。 优先权规则 算术表达式能够由许多常量、变量、运算符和括号组成,那么操作执行的次序是怎样的呢?例如,在赋值语句中 avgTemp = FREEZE_PT + BOIL_PT / 2.0; 是FREEZE_PT + BOIL_PT 首先被计算呢还是 BOIL_PT / 2.0首先被计算? 基本的算术运算符的运算顺序与数学的运算符顺序是一样的,按照优先权规则: 最高优先级: 单目 + 单目 - 中等优先级: * / % 最低优先级: + - 在上面的表达式例子中隐含着用括号一样: FREEZE_PT + (BOIL_PT / 2.0 即,我们首先用2除 BOIL_PT然后加FREEZE_PT得到结果。 你能够使用括号改变求值的次序,在语句 avgTemp = (FREEZE_PT + BOIL_PT / 2.0; 中FREEZE_PT 和 BOIL_PT 首先被加,然后它们的和再除以2。我们首先求括号内的子表达式的值,然后接下来再按运算符的优先权规则求值。 当一个算术表达式有几个具有同样优先权的双目运算符时,它们的结合次序是从左到右。表达式 int1 - int2 + int3 意味着(intl - int2 + int3, 不是 int1 - (int2 + int3。另一个例子,我们使用表达式 (float1 + float2 / float1 * 3.0 首先求括号内的表达式的值,然后将得到的和除以float1再乘以3.0。下面是更多的一些例子。———————————————————— 表达式值 10/2*3 15 10%3-4/2 -1 5.0*2.0/4.0*2.0 5.0 5.0*2.0/(4.O*2.O 1.25 5.0+2.0/(4.0*2.0 5.25 ———————————————————— 在C++中, 所有的单目运算符都有从右到左的结合性,例如, - + x 意味着 - (+ x 而不是意味着(- + x。 类型的强制和类型的转换 整型值和浮点值被不同的存储在计算机存储器内,如果在一条赋值语句或算术表达式中我们将整数和浮点值混合在一起会发生什么情况?让我们首先看看赋值语句。 赋值语句如果你做如下声明 int someInt ; 表达式求值课程设计报告 表达式求值 《数据结构》 课程设计报告 题目: 栈的应用:表达式求值 (系): 信息科学与工程学院院 专业班级: 软件工程1102班学生姓名: 学号: 指导教师: 20 13 年 6 月 8 日至20 13 年 6 月 21 日 表达式求值 目录 目录 (2) 1 概述 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容 (1) 2 系统需求分析 ...................................................... 1 2.1 系统目标 (1) 2.2 主体功能 (1) 2.3 开发环境 (1) 3 系统概要设计 .................................................... 2 3.1 系统的功能模块划分 (2) 3.2 系统流程图 (2) 4系统详细设计 ..................................................... 3 5 测试 ............................................................ 6 5.1 测试方案 (6) 5.2 测试结果 (6) 6 小结 ............................................................ 8 参考文献 .......................................................... 9 附录1 源程序清单 (10) 2 数据结构课程设计报告(2012) 表达式求值 1 概述 1.1 课程设计目的 1(要求学生达到熟练掌握C语言的基本知识和技能。 2(了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力。 3(提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习，验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法，迅速找出程序代码中的错误并且修改。 4(培养算法分析能力。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度，进一步提 高程序设计水平。 课程设计 教学院 课程名称 题目 专业 班级 姓名 同组人员 指导教师 2013 年 6 月22 日 (完成时间) 目录 一．概述 (2) 二．总体方案设计 (4) 三．详细设计 (6) 四．程序的调试与运行结果说明 (14) 五．课程设计总结 (14) 六．附录 (16) 参考文献 (3233) （“目录”要求必须自动生成） 一概述（宋体，三号，加粗，居中） 1.课程设计的目的（小标题，宋体，四号，加粗，左对齐顶格） （1）．理解和掌握该课程中的有关基本概念，程序设计思想和方法。 （2）．培养综合运用所学知识独立完成课题的能力。 （3）．培养勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改，用实践来检验理论，全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。 （4）．掌握从资料文献、科学实验中获得知识的能力，提高学生从别人经验中找到解决问题的新途径的悟性，初步培养工程意识和创新能力。 2.课程设计的要求 算术表达式求值程序实现以下功能： (1)构造一个空栈S,初始条件：栈S已存在 (2)用P返回S的栈顶元素 (3)插入元素ch为新的栈顶元素 (4)删除S的栈顶元素 (5)判断字符是否是运算符，运算符即返回1 (6)判断运算符优先权，返回优先权高的 (7)输入表达式 (8)返回表达式的最终结果。 二总体方案设计 a)需求分析 该程序能实现算术四则运算表达式的求值，显示运算过程。 输入的形式：表达式，例如5*（3+7）#。 包含的运算符只能有'+'、 '-'、'*'、 '/'、 ' (' ') '； 程序所能达到的功能：对表达式求值并输出。 b)总体设计 本程序使用的是编程工具是Visual c++ 6.0，实现了运算器的功能和仿真界面（大体界面如下图所示）。在基本要求的基础上，运算数可以是实数类型，同时增加了乘方运算的功能；可以实现对负数的运算，例如用户输入表达式6* （-0.25）,则程序会在负号的前面自动加上一个0。 1)算符包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、乘方（^）；另一个称作 OPND，用以寄存操作数和运算结果，操作数可以是float型的浮点数。 算法的基本思想是： 2)首先置操作数栈为空栈，表达式起始符“#”为运算符栈的栈底元素； 依次读入表达式中的每个字符，若是操作数（浮点数）则进OPND栈， 若是运算符（+、—、*、/、^）则和OPTR栈的栈顶运算符比较优先权 后作相应操作，直至整个表达式求值完毕（即OPTR栈的栈顶元素和当 前读入的字符均为“#”）。 3)编写一个原型为void strtofloat(char str[ ],int n,int i)，把一 个数字串转换为一个实型数，并压入运算数栈中。（整个程序的源代码 见附录，并有具体解释） 源代码： //用来存储字符的结点类型 typedef struct CharNode { char c; struct CharNode *next; }CharNode; //用来存储数的结点类型 typedef struct IntNode { long double i; struct IntNode *next; }IntNode; //用来存储数的结点类型 typedef struct Node { long double n; struct Node_ys_char *next; }Node; //用来存储运算符的结点类型 typedef struct Node_ys_char { char c; struct Node_ys_char *next_c; struct Node *next; }Node_ys_char; char Precede(char x,char y)//运算符优先级判断{ int i,j; int from[5][5] ={ {0,0,-1,-1,0}, {0,0,-1,-1,0}, {1,1,0,0,1}, {1,1,0,0,1}, {0,0,-1,-1,0} };//定义一个二维数组存放算术符号的优先级 switch(x) { case '+':i=0;break; case '-':i=1;break; case '*':i=2;break; case '/':i=3;break; case '#':i=4;break; } switch(y) { case '+':j=0;break; case '-':j=1;break; case '*':j=2;break; case '/':j=3;break; case '#':j=4;break; } if(from[i][j]==1)//说明运算符i的优先级比j的优先级高return '>'; if(from[i][j]==-1) return '<'; else return '='; } //输入表达式，并对特殊情况做处理 CharNode *CreatRegister() { CharNode *top,*p,*q,*e; top=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode)); p=q=top; scanf("%c",&p->c); scanf("%c",&p->c); 一、设计思想 计算算术表达式可以用两种方法实现： 1.中缀转后缀算法 此算法分两步实现：先将算术表达式转换为后缀表达式，然后对后缀表达式进行计算。具体实现方法如下： （1）中缀转后缀 需要建一个操作符栈op和一个字符数组exp，op栈存放操作符，字符数组用来存放转换以后的后缀表达式。首先，得到用户输入的中缀表达式，将其存入str数组中。 对str数组逐个扫描，如果是数字或小数点，则直接存入exp数组中，当扫描完数值后，在后面加一个#作为分隔符。 如果是操作符，并且栈为空直接入栈，如果栈不为空，与栈顶操作符比较优先等级，若比栈顶优先级高，入栈；如果比栈顶优先级低或相等，出栈将其操作符存到exp数组中，直到栈顶元素优先等级低于扫描的操作符，则此操作符入栈；如果是左括号，直接入栈，如果是右括号，出栈存入exp数组，直到遇到左括号，左括号丢掉。然后继续扫描下一个字符，直到遇到str中的结束符号\0，扫描结束。结束后看op栈是否为空，若不为空，继续出栈存入exp数组中，直到栈为空。到此在exp数组最后加结束字符\0。 我们就得到了后缀表达式。 （2）后缀表达式计算 此时需要一个数值栈od来存放数值。对exp数组进行逐个扫描，当遇到数字或小数点时，截取数值子串将其转换成double类型的小数，存入od栈中。当遇到操作符，从栈中取出两个数，进行计算后再放入栈中。继续扫描，知道扫描结束，此时值栈中的数值就是计算的结果，取出返回计算结果。 2.两个栈实现算法 此算法需要两个栈，一个值栈od，一个操作符栈op。将用户输入的数学表达式存入str数组中，对其数组进行逐个扫描。 当遇到数字或小数点，截取数值子串，将其转换成double类型的数值存入od栈中； 当遇到左括号，直接入op栈；遇到右括号，op栈出栈，再从值栈od中取出两个数值，计算将其结果存入值栈中，一直进行此操作，直到操作符栈栈顶为左括号，将左括号丢掉。 如果遇到操作符，若op栈为空，直接入栈；若栈不为空，与栈顶元素比较优先等级，若比栈顶操作符优先等级高，直接入op栈，如果低于或等于栈顶优先等级，op栈出栈，再从值栈中取出两个数值，计算将其结果存入值栈中，一直进行此操作，直到栈顶优先等级低于扫描的操作符等级，将此操作符入op栈。继续扫描直到遇到str中的结束字符\0，扫描结束。此时看操作符栈是否为空，若不为空，出栈，再从值栈中取出两个数值进行计算，将其结果存入值栈，一直进行此操作，直到操作符栈为空。此时把值栈中的数值取出，即为所得的最终计算结果。 二、算法流程图 第一种算法：中缀转后缀算法 高级语言程序设计 《算术表达式求值》 课程设计报告 算术表达式求值 系统可以实现实现对算术四则混合运算表达式求值，并打印求值过程中运算符栈、操作数栈的变化过程。 第二章系统分析 开始运行时界面如下： 你可以输入一个表达式，按E对其进行求值。 第四章系统实现 #include if(ch=='+'||ch=='-') return 2; if(ch=='*'||ch=='/') return 3; if(ch=='(') return -1; return 0; } double result(double num1,char op,double num2)//计算 { if(op=='+') return num1+num2; if(op=='-') return num1-num2; if(op=='*') return num1*num2; if(op=='/') return num1/num2; return 0; } int compute(char str[]) { double num=0; int i=0,j=1,k=1; numTop=opTop=0; while(str[i]!='\0'||opTop>0) { if(str[i]>='0'&&str[i]<='9') num=num*10+str[i]-'0'; else if( k==1&&str[i]=='-'&&(i==0||op(str[i-1])) ) k=-1; else { if(i>0&&!op(str[i-1])&&str[i]!='('&&str[i-1]!=')') 数据结构课程设计 设计说明书表达式求值算法的实现（（（）（）（（ 学生姓名 学号 班级 成绩 指导教师 数学与计算机科学学院 2012年 9月 7日 数据结构课程设计评阅书 课程设计任务书 2011—2012学年第2学期 专业学号：姓名： 课程设计名称：数据结构课程设计 设计题目：表达式求值算法的实现 完成期限：自 2012 年 8 月 28 日至 2012 年 9 月 7 日共 2 周 栈的存储和相关运算是数据结构中数组部分的重点知识和技能。表达式求值算法可借助栈来完成，它的存储可以使用顺序结构也可以使用链式结构，这要根据具体的应用来决定。本课程设计按以下的要求运用C/ C++结构体、指针、数据结构等基知识编程实现。 任务要求：1）阐述设计思想,画出流程图;2）任意输入一个表达式（算术、逻辑、关系表达式）；3）建立栈；4）借助栈的相关运算完成表达式求值过程;5）将表达式及其运算结果按照其数学形式打印输出; 6）说明测试方法,写出完整的运行结果,较好的界面设计；7）按照格式要求完成课程设计说明书。设计要求: 1）问题分析和任务定义：根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么？（而不是怎么做？）限制条件是什么？确定问题的输入数据集合。 2）逻辑设计：对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据结构为中心的原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型。逻辑设计的结果应写出每个抽象数据类型的定义（包括数据结构的描述和每个基本操作的功能说明），各个主要模块的算法，并画出模块之间的调用关系图； 3）详细设计：定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。在这个过程中，要综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能明确具体。详细设计的结果是对数据结构和基本操作做出进一步的求精，写出数据存储结构的类型定义，写出函数形式的算法框架； 4）程序编码：把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。同时加入一些注解和断言，使程序中逻辑概念清楚； 5）程序调试与测试：能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确保程序正确。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果； 6）结果分析：程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。算法的时间、空间复杂性分析； 7）编写课程设计报告； 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 XXXXXX大学《数据结构》课程设计报告 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 目录 一算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 二感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈S { if (!(s.base = (char *)malloc(50 * sizeof(char)))) exit(0); s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; } char GetTop(SqStack s,char &e) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK return OK; } int Push(SqStack &s,char e) //运算符入栈 { if (s.top-s.base >= s.stacksize) { printf("运算符栈满!\n"); 数据结构课程设计报告 课设题目：算式表达式求值系统 班级: 软件1202 姓名： 学号： 指导教师: 李斌 成绩: 2013 年1月 目录 一、需求分析 (2) 二、概要设计 (2) (一）设计思想 (2) (二）实现方法 (2) (三）模块整体设计图 (3) (四）函数功能介绍 (3) 三、详细设计 (4) （一）数据结构设计 (4) （二）模块接口设计 (4) （三）盒图 (5) 四、调试分析 (7) 五、用户手册 (7) 六、测试结果 (8) 七、附录 (9) 附录一设计体会 (9) 附录二源程序 (9) 一、需求分析 算式表达式求值是程序设计语言编译中一个最基本的问题。本次任务要求完成一个四则算式表达式求值系统。具体需求为：当用户输入一个四则算式（包括加、减、乘、除和括号），如（12+3）*2+9*4，输出其计算结果。具体要求如下：（一）要实现栈的基本操作算法，包括初始化栈、进栈、出栈等。 （二) 在本程序中，表达式中的元素限定为char型，表达式长度不超过100，表达式以“#”号为结束标志。 （三）要求程序输出表达式的计算结果。 二、概要设计 （一）设计思想 本次四则算式表达式求值的程序采用的是中缀表达式的求值的方法。所谓中缀表达式，就是指每个二目运算符在两个运算量的中间，假设所讨论的算术运算符包括：+ 、- 、*、/、%、^（乘方）和括号（）。而本次程序的编写只涉及四则运算（+、-、*、/）和括号（）。 设运算规则为： ．运算符的优先级为：（）> *、/> +、- ； ．有括号出现时先算括号内的，后算括号外的，多层括号，由内向外进行； 表达式作为一个满足表达式语法规则的串存储，如表达式“3*2^（4+2*2-１*3）-5”,它的的求值过程为：自左向右扫描表达式，当扫描到3*2时不能马上计算，因为后面可能还有更高的运算，正确的处理过程是：需要两个栈：对象栈s1和算符栈s2。当自左至右扫描表达式的每一个字符时，若当前字符是运算对象，入对象栈，是运算符时，若这个运算符比栈顶运算符高则入栈，继续向后处理，若这个运算符比栈顶运算符低则从对象栈出栈两个运算量，从算符栈出栈一个运算符进行运算，并将其运算结果入对象栈，继续处理当前字符，直到遇到结束符“#”。 根据运算规则，左括号“（”在栈外时它的级别最高，而进栈后它的级别则最低了; 乘方运算的结合性是自右向左，所以，它的栈外级别高于栈内; 就是说有的运算符栈内栈外的级别是不同的。当遇到右括号“）”时，一直需要对运算符栈出栈，并且做相应的运算，直到遇到栈顶为左括号“(”时，将其出栈，因此右括号“）”级别最低但它是不入栈的。对象栈初始化为空。根据以上分析，每个运算符栈内、栈外的级别如下： 算符栈内级别栈外级别 ^ 3 4 *、/、% 2 2 +、- 1 1 ( 0 4 ） -1 -1 （二）实现方法 QBASIC语言程序设计之 运算符和表达式 科目：计算机 授课人：赵华 时间：2007年10月 《运算符和表达式》教案 教学目标： 1、识记运算符的分类及表达式的定义。 2、掌握算术运算符的运算规则。 3、掌握QBASIC表达式的书写规则。 4、掌握算术表达式的求值方法。 教学重点： 1、掌握算术运算符的运算规则。 2、掌握算术表达式的求值方法。 教学难点： 1、掌握算术运算符的运算规则。 2、掌握算术表达式的求值方法。 课前巩固： 1、函数SQR（X）的功能是什么？（举例介绍） 2、函数INT（X）的功能是什么？（举例介绍） 教学内容： 一、运算符的分类 运算符表示对数据进行的具体运算。在QBASIC中分为四类：算术运算符、字符串运算符、关系运算符、逻辑运算符本节我们重点学习算术运算符和算术表达式的有关内容。 二、算术运算符 1、种类： 2、运算规则： ①^ 是乘方运算符： 例如：6^2就表示数学上的62，其值等于36。 2^-2就表示数学上的2-2，其值等于0.25。 ② \ 是整除运算符： 运算功能是：如果参与运算的两个数是整数，运算结果为商的整数部分；如果参与运算的量含有小数，则系统先将它们按四舍五入转换为整数，然后再进行运算。 例1： 7 \ 2 = 3 10 \ 4 = 2 例2： 8.7 \ 5 = 1 12.37 \ 4.78 = 2 ③ MOD 是求余运算符： 运算功能是：如果参与运算的两个数是整数，运算结果为两数相除后的余数；如果参与运算的量含有小数，则系统先将它们按四舍五入转换为整数，然后相除取它们的余数。 例1： 12 MOD 5 = 2 23 MOD 4 = 3 例2： 11.7 MOD 8 = 4 13.23 MOD 4.76 = 3 三、算术表达式 1、什么叫表达式？ 是指用圆括号和运算符将常量、变量和函数连接起来的式子。 2 、表达式分为哪几类？ 根据运算性质不同可分为四类： 算术表达式 、 字符表达式 、 关系表达式 、 逻辑表达式 3、什么是算术表达式？ 就是用圆括号和算术运算符将数值常量、变量和函数连接起来的式子。 4、怎样把代数式写成QBASIC 的算术表达式 例1： 2X + Y +6 写成QBASIC 表达式为： 2*X +Y + 6 例2：A AC 24B +B -2-写成QBASIC 表达式为： （-B+SQR （B^2-4*A*C ））/(2*A) 例3： B A y x +写成QBASIC 表达式为： （ABS （X ）* ABS （Y ））/（A+ B ） 二课程设计2——算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 三感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈S { if (!(s.base = (char *)malloc(50 * sizeof(char)))) exit(0); s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; } char GetTop(SqStack s,char &e) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK return OK; } int Push(SqStack &s,char e) //运算符入栈 { if (s.top-s.base >= s.stacksize) { printf("运算符栈满!\n"); s.base=(char*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(char) ); //栈满的时候，追加5个存储空间 if(!s.base) exit (OVERFLOW); s.top=s.base+s.stacksize; s.stacksize+=5; } *(s.top)++=e; //把e入栈 return OK; } int Pop(SqStack &s,char &e) //运算符出栈 { if (s.top==s.base) //栈为空栈的时候，返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else { 实用标准文档 二课程设计2——算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 三感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈S { if (!(s.base = (char *)malloc(50 * sizeof(char)))) exit(0); s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; } char GetTop(SqStack s,char &e) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK return OK; } 汇编语言实训课程设计任务书 题目：表达式求值程序班级：计算机科学与技术一班 学生姓名：赵旭尧学号： 14730141 题目类型：软件工程（R）指导教师：刘树群 一．题目简介 该设计要求学生使用汇编语言，设计并开发出针对四则运算表达式进行求 值的命令行或窗口程序。 通过该题目的设计过程，可以培养学生结构化程序设计的思想，加深对汇 编语言基本语言要素和流程结构的理解，针对汇编语言中的重点和难点内容进 行训练，独立完成有一定工作量的程序设计任务，同时强调好的程序设计风格。 得到软件工程的综合训练，提高解决实际问题的能力。 二．设计任务 1、查阅文献资料，一般在5篇以上； 2、通过键盘输入表达式，进行针对整数的“加减乘除”四则运算表达式 进行求值，有良好的界面； 3、完成软件结构设计和算法设计； 4、完成系统的软件开发和测试工作； 5、撰写设计说明书； 6、做好答辩工作。 三．主要内容、功能及技术指标 1、实现功能及指标：①使用Win32的窗口程序模式，实现表达式求值程序 及测试界面程序的设计与开发；②支持整数的四则运算、位运算和小括号等； ③使用文本框对表达式进行交互式编辑和输出。 2、问题分析及解决方案框架确定：充分地分析和理解问题本身，弄清要求 做什么。在确定解决方案框架过程中，综合考虑系统功能，考虑怎样使系统结 构清晰、合理、简单和易于调试。最后确定每个过程和函数的简单功能，以及 过程（或函数）之间的调用关系，并画出函数之间的调用关系图。 3、详细设计和编码：定义相应的存储结构，确定各个函数的算法，并画出 流程图，在此基础上进行代码设计，每个明确的功能模块程序一般不超过200 行，否则要进一步划分。 目录 题目一.二叉树操作（1）二.算术表达式求 (1) 一、课程设计的目的 (1) 二、课程设计的内容和要求 (1) 三、题目一设计过程 (2) 四、题目二设计过程 (6) 五、设计总结 (17) 六、参考文献 (18) 题目一.二叉树操作（1）二.算术表达式求 一、课程设计的目的 本学期我们对《数据结构》这门课程进行了学习。这门课程是一门实践性非常强的课程，为了让大家更好地理解与运用所学知识，提高动手能力，我们进行了此次课程设计实习。这次课程设计不但要求学生掌握《数据结构》中的各方面知识，还要求学生具备一定的C语言基础和编程能力。 （1）题目一的目的： 1、掌握二叉树的概念和性质 2、掌握二叉树的存储结构 3、掌握二叉树的基本操作 （2）题目二的目的： 1、掌握栈的顺序存储结构和链式存储结构 2、掌握栈的先进后出的特点 3、掌握栈的基本运算 二、课程设计的内容和要求 （1）题目一的内容和要求： 1、编写已知二叉树的先序、中序序列，恢复此二叉树的程序 2、编写求二叉树深度的程序 （2）题目二的内容和要求： 1、算术表达式由操作数、运算符和界限符组成。操作数是正整数，运算符为 加减乘除，界限符有左右括号和表达式起始 2、将一个表达式的中缀形式转化为相应的后缀形式 3、依据后缀表达式计算表达式的值 三、题目一设计过程 1、题目分析 现已知一棵二叉树的先序遍历序列和中序遍历序列，依次从先序遍历序列中取结点，由先序序列确定根结点(就是第一个字母)，每次取出一个结点就与中序遍历的序列进行比较，当相等的时候，中序遍历序列就被分成以该结点为根的二叉树子树，该结点左部分为左子树，右部分为右子树，直到取完先序列里的所有结点，则二叉树构造完毕（树用链式存储结构存储），用递归实现！ 由建好的二叉树，先判断这棵树是否为空，若不为空则找数的左子树，统计它的高度，然后找树的右子树，统计它的高度，比较左子树和右子树的高度，然后返回其中大的那个值加一，则求出数的高度。这里用递归实现！ 2、算法描述 main ( )（主函数） 先构造一颗二叉树，初始化为空，用来存储所构造的二叉树，并输入一棵树的先序序列和中序序列，并统计这个序列的长度。然后调用实现功能的函数。 void CreateBiTree(BiTree *T,char *pre,char *in,int len)（由先序序列和中序序列构造二叉树） 根据前序遍历的特点, 知前序序列(pre)的首个元素(pre[0])为根(root), 然后在中序序列(in)中查找此根(pre[0]), 根据中序遍历特点, 知在查找到的根(root) 前边的序列为左子树, 后边的序列为右子树。设根前边有n个元素，则又有, 在前序序列中，紧跟着根(root)的n个元素序列(即pre[1...n]) 为左子树, 在后边的为右子树，而构造左子树问题其实跟构造整个二叉树问题一样，只是此时前序序列为pre[1...n]), 中序序列为in[0...n-1], 分别为原序列的子串, 构造右子树同样。这里用递归实现！ int Depth(BiTree T)（求树的深度） 当所给的参数T是NULL时，返回0。说明这个树只有一个叶子节点深度为0，当所给的参数不是NULL时，函数调用自己看看这个参数的左分支是不是NULL，数据结构表达式求值实验报告
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