数据结构C语言版_栈实现表达式求值改进

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数据结构C语言版 栈实现表达式求值改进
P52-54
表达式求值(范围为int类型,输入负数要用(0-正数)表示)。
编译环境：Dev-C++ 4.9.9.2
日期： 2011年2月12日
*/

typedef int SElemType; // 栈的元素类型

#define STACK_INIT_SIZE 10 // 存储空间初始分配量
#define STACKINCREMENT 2 // 存储空间分配增量
// 栈的顺序存储表示 P46
typedef struct SqStack
{
SElemType *base; // 在栈构造之前和销毁之后，base的值为NULL
SElemType *top; // 栈顶指针
int stacksize; // 当前已分配的存储空间，以元素为单位
}SqStack; // 顺序栈



// 构造一个空栈S。
int InitStack(SqStack *S)
{
// 为栈底分配一个指定大小的存储空间
(*S).base = (SElemType *)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(SElemType));
if( !(*S).base )
exit(0); // 存储分配失败
(*S).top = (*S).base; // 栈底与栈顶相同表示一个空栈
(*S).stacksize = STACK_INIT_SIZE;
return 1;
}

// 若栈不空，则用e返回S的栈顶元素，并返回1；否则返回0。
int GetTop(SqStack S,SElemType *e)
{
if(S.top > S.base)
{
*e = *(S.top-1); // 栈顶指针的下一个位置为栈顶元素
return 1;
}
else
return 0;
}

// 插入元素e为新的栈顶元素。
int Push(SqStack *S, SElemType e)
{
if((*S).top - (*S).base >= (*S).stacksize) // 栈满，追加存储空间
{
(*S).base = (SElemType *)realloc((*S).base,
((*S).stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(SElemType));
if( !(*S).base )
exit(0); // 存储分配失败
(*S).top = (*S).base+(*S).stacksize;
(*S).stacksize += STACKINCREMENT;
}
*((*S).top)++=e;
// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左
return 1;
}

// 若栈不空，则删除S的栈顶元素，用e返回其值，并返回1；否则返回0。
int Pop(SqStack *S,SElemType *e)
{
if((*S).top == (*S).base)
return 0;
*e = *--(*S).top;
// 这个等式的++ * 优先级相同，但是它们的运算方式，是自右向左
return 1;
}

// 根据教科书P53 表3.1，判断两符号的优先关系。
SElemType Precede(SElemType t1,SElemType t2)
{
SElemType f;

switch(t2)
{
case '+':
case '-':if(t1=='('||t1=='=')
f='<';
else
f='>';
break;
case '*':
case '/':if(t1=='*'||t1=='/'||t1==')')
f='>';
else
f='<';
break;
case '(':if(t1==')')
{
printf("ERROR1\n");
exit(0);
}
else
f='<';
break;
case ')':switch(t1)
{
case '(':f='=';
break;
case '=':printf("ERROR2\n");
exit(0);
default: f='>';
}
break;
case '=':

switch(t1)
{
case '=':f='=';
break;
case '(':printf("ERROR2\n");
exit(0);
default: f='>';
}
}
return f;
}

// 判断c是否为运算符。
int In(SElemType c)
{
switch(c)
{
case'+':
case'-':
case'*':
case'/':
case'(':
case')':
case'=': return 1;
default: return 0;
}
}

SElemType Operate(SElemType a,SElemType theta,SElemType b)
{
SElemType c;
switch(theta)
{
case'+':
c=a+b;
break;
case'-':
c=a-b;
break;
case'*':
c=a*b;
break;
case'/':
c=a/b;
}
return c;
}

// 算术表达式求值的算符优先算法。设OPTR和OPND分别为运算符栈和运算数栈
SElemType EvaluateExpression()
{
SqStack OPTR,OPND;
SElemType a,b,d,x,theta;
char c; // 存放由键盘接收的字符串
char z[6]; // 存放整数字符串
int i;

InitStack(&OPTR); // 初始化运算符栈
Push(&OPTR,'='); // =是表达式结束标志
InitStack(&OPND); // 初始化运算数栈
c=getchar();
GetTop(OPTR,&x);
while(c!='='||x!='=')
{
if(In(c)) // 是7种运算符之一
switch(Precede(x,c))
{
case'<':Push(&OPTR,c); // 栈顶元素优先权低
c=getchar();
break;
case'=':Pop(&OPTR,&x); // 脱括号并接收下一字符
c=getchar();
break;
case'>':Pop(&OPTR,&theta); // 退栈并将运算结果入栈
Pop(&OPND,&b);
Pop(&OPND,&a);
Push(&OPND,Operate(a,theta,b));
}
else if(c>='0'&&c<='9') // c是操作数
{
i=0;
do
{
z[i]=c;
i++;
c=getchar();
}while(c>='0'&&c<='9');
z[i]=0;
d=atoi(z); // 将字符串数组转为整型存于d
Push(&OPND,d);
}
else // c是非法字符
{
printf("ERROR3\n");
exit(0);
}
GetTop(OPTR,&x);
}
GetTop(OPND,&x);
return x;
}

int main()
{
printf("请输入算术表达式,负数要用(0-正数)表示,并以=结束\n");
printf("例如：4*5-(4+5)*2=\n");
printf("%d\n", EvaluateExpression());

system("pause");
return 0;
}

/*
输出效果：

请输入算术表达式,负数要用(0-正数)表示,并以=结束
例如：4*5-(4+5)*2=
4*5-(4+5)*2=
2
请按任意键继续. . .

*/