北京理工大学 数据结构 实验报告 实验二 简易计算器

实验二简易计算器

姓名：任子龙学号：1120140167 班级：05111451

一.需求分析

1.程序要求可对一实数算术表达式进行简单的数学运算，可以识别带+、-、*、/、%、^（乘方）等等运算符及括号的中缀表达式，从键盘上输入一算术表达式（一般为中缀表达式），计算出表达式的值。

2.按照四则运算规则，求表达式的值。一般规则如下：1）先括号内，再括号外。2）先乘方，再乘除，后加减。b.同级运算从左到右顺序执行。

3.有良好的提示信息，引导用户在键盘上输入规定的运算指令；如表达式有误，也应给出相应的提示信息。

4.建立两个工作栈，分别保存运算符，操作数或运算结果。

二.概要设计

1.抽象数据类型的定义

为实现上述功能，建立两个工作栈；算符为字符型变量，算数为单精度浮点型变量，则需要定义两种数据类型分别存储。typedef struct StackChar{

char c;

struct StackChar*next;

}SC;

typedef struct StackFloat{

float f;

}SF;

2.本程序包含两个模块

（1）主程序模块

主函数只包含了输入输出部分。流程为：首先输入算式，然后调用算符优先算法函数EvaluateExpression(s)进行计算，结果输出；然后循环下去，直到输入OUT指令，退出程序；

（2）链栈单元模块——实现栈的链式存储的抽象数据类型。

各函数之间的调用关系：

三.详细设计

1.结点类型

typedef struct StackChar{

char c;

struct StackChar*next;

}SC;

float f;

struct StackFloat*next;

}SF;

2.子函数

（1）算符优先算法的主干函数float EvaluateExpression(char*e)

实现算符优先算法主干的函数。首先判断是算符还是算数，如果是算符，与算符栈栈顶元素进行优先级比较，如果该算符优先级比原栈顶元素优先级高，则进栈，否则进行运算；如果是算数，则入算数栈。（2）进栈出栈函数

SC*Push(SC*s,char c);//使算符c进入算符栈

SF*Push(SF*s,float f);//使数值f进入数值栈

SC*Pop(SC*s);//使算符栈的栈顶元素出栈

SF*Pop(SF*s);//使数值栈的栈顶元素出栈

分别实现算符和数值的进栈和出栈操作，由EvaluateExpression函数直接调用。

（3）运算函数float Operate(float a,unsigned char t,float b);

进行运算，a,b为数，t为运算符，进行加减乘除或乘方运算，返回值为运算的结果。

（4）类型判断函数Status In(char Test,char*TestOp);判断是不是运算符，返回是或不是。

（5）优先级判断函数char precede(char Aop,char Bop);判断两个算

符的优先级，返回'>'或'<'或'='。

（6）运算符识别函数int ReturnOpOrd(char op,char*TestOp);判断是哪个运算符。

3.主函数

int main()//主函数，用来输入输出和调用子函数

{

char s[128],a[4]="OUT";

提示信息；

k:printf("\n请输入计算表达式:");

scanf("%s",s);

if(strcmp(s,a))

{

printf("\n%s\b=%g\n",s,EvaluateExpression(s));//调用算符优先算法函数

goto k;

}

else exit(0);

}

四.调试分析

1.为了提高程序的健壮性，在switch语句中加了case为“？”的情况，对其它非法输入也进行考虑；

2.对关于栈的基本操作，在编写过程中暴露出问题；

2.如何实现按照运算法则进行计算真的特别难，好在老师在课堂上讲过算符优先算法，看到题目并不是很慌；同时也说明了编程时，好的算法意味着成功了一半。

五.测试结果

1.对给定的测试数据4.5+6.5*1.06=11.39，测试通过；

2.对于非法的输入，如2*（1+8*9（，给出错误提示；

3.输入大写OUT，直接退出程序。

六．附录

#include

#include

#include

#include

typedef int Status; //将int定义为自定义数据类型

typedef struct StackChar{

char c;

struct StackChar *next;

}SC;//存放算符的栈

typedef struct StackFloat{

float f;

struct StackFloat *next;

}SF;//存放数值的栈

char OPSET[9]={'+','-','*','/','(',')','#','^','%'};

unsigned char Prior[9][9]={//算符间的优先级表，用于算符优先算法的判断

//'+' '-' '*' '/' '(' ')' '#' '^' '%'

/*'+'*/'>','>','<','<','<','>','>','<','<',

/*'-'*/'>','>','<','<','<','>','>','<','<',