數(shù)據(jù)結構 模擬計算器課程設計

1、數(shù)據(jù)結構課程設計實驗報告模擬計算器班 級：學 號：姓 名：模擬計算器1、 問題描述對于模擬計算器的設計，實際便是利用棧對一個表達式求值的問題。要求：對包含加，減，乘，除，括號的任意整型表達式進行求解2、 設計思路表達式：任何表達式都是由操作數(shù)、運算符和界限符組成的有意義的式子。表達式求值時一般有后綴表示、中綴表示、前綴表示。操作數(shù)：可以是常數(shù)、變量、常量。運算符：從運算對象上分有單目運算符、雙目運算符、三目運算符。界限符：左右括號和表達式結束符。思 路：我們平時用到的表達式即為我們所輸入的表達式（以 # 結束），此表達式為中綴表達式，只要將此表達式利用棧來進出運算的符號轉換為后綴表達式，之后利

2、用棧來進出運算的數(shù)字將后綴表達式的值求出即可。3、 數(shù)據(jù)結構定義一般表達式的長度不會過長所以將順序棧的容量設為100已經(jīng)算是比較大了具體數(shù)據(jù)結構如下：# define maxsize 100typedef double datatype1;typedef char datatype2;typedef struct stack1 datatype1 data1maxsize; int top1;/*棧頂元素*/seqstack1,*pseqstack1; /*順序棧*/typedef struct stack2 datatype2 data2maxsize; int top2;/*棧頂元素*/s

3、eqstack2,*pseqstack2; /*順序棧*/4、 系統(tǒng)功能模塊介紹（1） 判斷字符是否為操作數(shù)函數(shù) int isnum(char)當輸入表達式時要利用棧對表達式中的數(shù)字和符號進行進棧出棧，因此要判斷表達式中的內容是操作數(shù)、運算符還是界限符，給出相關信息。（2） 求運算符優(yōu)先級函數(shù) int priority(char ) 對輸入的表達式中的內容，若為運算符和界限符則要判斷其優(yōu)先級已完成其計算的先后順序。（3） 中綴表達式轉換為后綴表達式函數(shù) int infix_exp_value(char *,char *) 我們平時使用的為中綴表達式，但若利用棧則利用后綴表達式比較容易計算，因此

4、要將中綴表達式轉換為后綴表達式，具體算法步驟如下：count=0，初始化運算符棧s，將結束符# 加入運算符棧s中。讀表達式字符=w。當棧頂為# 并且w也是# 時結束；否則循環(huán)做下列步驟： 如果w是操作數(shù)判斷若count=0直接輸出,讀下一個字符=w;轉。若 count!=0 追加字符, 讀下一個字符=w, 轉。 w若是運算符，則：count=1; 如果棧頂為（并且w為）則（出棧不輸出，讀下一個字 符=w，轉。 如果棧頂為（或者棧頂優(yōu)先級小于w優(yōu)先級，則w入棧，讀下 一個字符=w，轉。否則：從運算符棧中出棧并輸出，轉（4） 后綴表達式的求值函數(shù) double postfix_exp(char *

5、)使用一個操作數(shù)棧，當從左到右掃描表達式時，每遇到一個操作數(shù)就送入棧中保存，如果操作數(shù)不止一位，則保存在operand中，遇到下一個操作數(shù)時，執(zhí)行operand=operand*10+(ch-0)，便可將操作數(shù)轉化為數(shù)字。每遇到一個運算符就從棧中取出兩個操作數(shù)進行當前的計算，然后把結果在入棧，直到整個表達式結束，這時送入棧頂?shù)闹稻褪墙Y果。5、 程序清單# include # include # include # define maxsize 100typedef double datatype1;typedef char datatype2;typedef struct stack1 dat

6、atype1 data1maxsize; int top1;/*棧頂元素*/seqstack1,*pseqstack1; /*順序棧*/typedef struct stack2 datatype2 data2maxsize; int top2;/*棧頂元素*/seqstack2,*pseqstack2; /*順序棧*/*棧的初始化*/pseqstack1 init_seqstack1(void) pseqstack1 S; S=(pseqstack1)malloc(sizeof(pseqstack1); if(S) S-top1=-1; return S;pseqstack2 init_se

7、qstack2(void) pseqstack2 S; S=(pseqstack2)malloc(sizeof(pseqstack2); if(S) S-top2=-1; return S;/*判斷?？?/int empty_seqstack1(pseqstack1 S) if(S-top1=-1) return 1; else return 0;int empty_seqstack2(pseqstack2 S) if(S-top2=-1) return 1; else return 0;/*X入棧*/int push_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 X) i

8、f(S-top1=maxsize-1) printf(棧滿，無法入棧！n); return 0; else S-top1+; S-data1S-top1=X; return 1; int push_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 X) if(S-top2=maxsize-1) printf(棧滿，無法入棧！n); return 0; else S-top2+; S-data2S-top2=X; return 1; /*X出棧*/int pop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X) if(empty_seqstack1(S)

9、return 0; else *X=S-data1S-top1; S-top1-; return 1; int pop_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X) if(empty_seqstack2(S) return 0; else *X=S-data2S-top2; S-top2-; return 1; /*求棧頂元素*/int gettop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X) if(empty_seqstack1(S) return 0; else *X=S-data1S-top1; return 1;int gett

10、op_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X) if(empty_seqstack2(S) return 0; else *X=S-data2S-top2; return 1;/*判斷字符是否為操作數(shù)。若是返回1，否則返回0*/int isnum(char c) if(c=0 & cA*/ S=init_seqstack1();/*初始化棧*/ while(ch!=#)/*遇到元素!=#時*/ if(isnum(ch)/*判斷ch是否為數(shù)字字符,計算出操作數(shù)*/ operand=operand*10+(ch-0); else/*否則*/ if(operand)p

11、ush_seqstack1(S,operand);/*當前字符不是數(shù)字,操作數(shù)結束,要入棧*/operand=0;if(ch!= & ch!= )pop_seqstack1(S,&b);/*運算符ch后的操作數(shù)出棧存入b*/pop_seqstack1(S,&a);/*運算符ch前的操作數(shù)出棧存入a*/switch(ch)/*求 a ch b=? ,將結果賦給 c */ case + : c=a+b;break;case - : c=a-b;break;case * : c=a*b;break;case / :if(b!=0)c=a/b;elseprintf(分母為零!); push_seqst

12、ack1(S,c);/*將c壓入棧中*/ ch=*A+;/*指針向下移動一位*/ /*遇到#循環(huán)結束*/ gettop_seqstack1(S,&result);/*此時棧頂元素即為計算結果result*/ return result;/*優(yōu)先級判斷函數(shù)*/int priority(char op)switch(op)case #: return 1;case ): return 2;case +: case -: return 3;case *: case /: return 4;case (: return 5;default : return 0; /*將指針infixexp指向的中綴表

13、達式轉換為指針postfixexp指向的后綴表達式*/int infix_exp_value(char *infixexp,char *postfixexp)pseqstack2 S;/*定義棧S*/int count=0;char w;/*存放讀取到的表達式(infixexp)的字符*/char c;/*存放棧頂元素*/char topelement;/*存出棧元素*/S=init_seqstack2();/*初始化棧*/if(!S)/*棧的初始化判斷*/printf(棧初始化失敗!);return 0;push_seqstack2(S,#);/*將結束符# 加入運算符棧S中*/w=*inf

14、ixexp;/*讀表達式字符=w*/while(gettop_seqstack2(S,&c),c)!=#|w!=#)/*棧頂元素不等于#或w不等于#時循環(huán)*/if(isnum(w)/*判斷w是否為操作數(shù),若是直接輸出,讀下一個字符=w,轉*/if(count)*postfixexp=;postfixexp+;count=0;*postfixexp=w;postfixexp+;w=*(+infixexp);else/*w若是運算符分類如下*/count=1;if( (gettop_seqstack2(S,&c),c)=( & w=) )/*如果棧頂為(并且w為)則(出棧不輸出,讀下一個字符=w,

15、轉*/pop_seqstack2(S,&topelement); /*將(出棧存入topelement*/w=*(+infixexp);elseif( (gettop_seqstack2(S,&c),c)=( | priority( (gettop_seqstack2(S,&c),c) ) w，轉*/push_seqstack2(S,w);w=*(+infixexp);else/*否則*/*從運算符棧中出棧并輸出,轉*/pop_seqstack2(S,&topelement);*postfixexp=topelement;postfixexp+;*postfixexp=#;/*在指針postf

16、ixexp指向的后綴表達式結尾追加字符#*/*(+postfixexp)=0;/*在指針postfixexp指向的后綴表達式最后追加結束符0*/return 1;/*主函數(shù)*/int main() int i=0;char Amaxsize;char Bmaxsize;printf(請輸入表達式,如:11+22#,必須以#號結尾!n); /* 1+2*(9+7)-4/2# 23+(12*3-2)/4+34*5/7)+108/9# */Ai=getchar();while(Ai+!=#)Ai=getchar();Ai=0;infix_exp_value(A,B);printf(A=%sn,A);

17、printf(B=%sn,B);printf(上式的結果為: );printf(%gn,postfix_exp(B);return 0; getch();6、 運行與調試分析等（6.1）、運行與調試（1）、先輸入： 3+5*2# 后按回車求值，結果應為：13（2）、先輸入： 1+2*(9+7)-4/2# 后按回車求值，結果應為：31（3）、先輸入： 15+3-2+(9/4)# 后按回車求值，結果應為：18.25（4）、先輸入： 1+3-2+(4*5/10)-2# 后按回車求值，結果應為：2（5）、先輸入：23+(12*3-2)/4+34*5/7)+108/9# 后按回車求值，結果應為：67.（6.2）、分析根據(jù)以上結果可以知道本程序正確，本程序中int isnum(char c)double postfix_exp(char *A)int priority(char op)int infix_exp_value(char *infixexp,char *postfixexp)等函數(shù)原型為課本