數(shù)據(jù)結構課程設計(表達式計算)

1/1數(shù)據(jù)結構課程設計(表達式計算)福建農(nóng)林高校計算機與信息學院

計算機類

課程設計報告

課程名稱：算法與數(shù)據(jù)結構

課程設計題目：表達式計算

姓名：

系：數(shù)學系

專業(yè)：數(shù)學與應用數(shù)學

班級：

學號：

指導老師：寧正元

職稱：教授

20**年12月25日

名目

1、課程設計的目的(1)

2、課程設計的要求(1)

3、課程設計的內(nèi)容(1)

3.1主函數(shù)中一些重要變量的作用(1)

3.2重要步驟算法思路分析(1)

3.3源程序代碼(3)

3.4程序調(diào)試與測試結果(12)

3.5結果分析(16)

4、總結(16)

5、

表達式計算

1、課程設計的目的

1.把握C語言的相關學問；

2.熟識把握結構體和共用體的定義和使用；

3.熟識把握棧和相關操作函數(shù)的定義和使用；

4.熟識把握數(shù)組和相關操作的定義和使用

2、課程設計的要求

1.對從鍵盤輸入一個表達式，先檢查合法性：如不合法，則給出錯誤信息，再返回；如合法，則對其進行整理，利用棧和數(shù)組進行相關數(shù)據(jù)保存，再進行運算，最終輸出計算結果。

2.計算范圍：包括一般的算術運算（加、減、乘、除、括號）和常用的函數(shù)運算（三角函數(shù)、自然指數(shù)函數(shù)、自然對數(shù)函數(shù)、肯定值函數(shù)、平方根函數(shù)）。

3.其他功能可自行添加。

3、課程設計的內(nèi)容

3.1主函數(shù)中一些重要變量的作用

doublesz[MAXSIZE];用于存放數(shù)值的數(shù)組

charfh[MAXSIZE];用于存放運算符的數(shù)組

chartemp[MAXSIZE];用于存放輸入的表達式的數(shù)組

floatsum;用于記錄當前讀到的數(shù)中以讀到的數(shù)值

inti_b,i_t,ld,lsz;i_b后面?zhèn)溆?i_t記錄讀到哪一個字符;

ld記錄小數(shù)的位數(shù);lsz記錄sz的有效長度;shedKH,HS;KH用于放括號的棧；HS用于放函數(shù)的棧

3.2重要步驟算法思路分析(均以合法表達式為例)

先用數(shù)組temp對輸入的表達式進行儲存，再對其進行一位一位地讀取和處理：1.對數(shù)值和運算符的處理：

1)對運算符的處理比較簡潔，當遇到運算符時，直接存入數(shù)組fh即可；

2)對數(shù)值的處理，由于不知道數(shù)是幾位，所以要用兩個變量sum、ld，(sum記錄已讀取

得數(shù)字，ld記錄小數(shù)位數(shù))，詳細操作請見下面流程圖：

2.對括號運算和函數(shù)運算的處理：

對括號運算和函數(shù)運算的處理比較麻煩，特殊市它們的嵌套使用，如式子：

1+(2-(3+4)*5)*6

當讀到2前的‘(’時，由于括號運算的優(yōu)先級高于加、減、乘、除，所以應對其先進行保存，當讀到3前的‘(’時，同樣也要先進行保存。當讀到4后的‘)’時，應把3前的‘(’取出來，與之配對，再運算之間的式子，同樣當讀到5后的‘)’時，應把2前的‘(’取出來，配對，再運算。所以對于‘(’的保存與讀取具有先進后出的特點，棧剛好也有這個特點，因此用棧可以對其進行儲存；

同理,對函數(shù)的處理也是這樣的,如式子：

sin(abs(-1))

應先保存sin函數(shù)名，再保存abs函數(shù)名；而進行計算時，應先計算abs函數(shù)再計算sin函數(shù)，也有先進后出的特點。

再考慮這些棧的元素的特點：

對于保存函數(shù)名的棧，它的元素必要有兩個重量：一個保存函數(shù)名，可以用char類型，另一個重量要記錄該函數(shù)在式中的位置，可以用int類型。

對于保存扣號的棧，由于考慮到有2種括號：一種是一般算式中的括號，如式子2*(3+4)中的括號；另一種是函數(shù)中把參數(shù)與一般數(shù)值區(qū)分開的括號，如式子sin(-1)中的括號。又考慮到要保存的都是’(’，所以該棧也只要2個重量，一個是該括號的種類，可以用int類型的0和1表示（0表示一般算式中的括號，1表示函數(shù)參數(shù)前的括號），另一個重量是保存該括號在式中的位置。

又考慮到兩種棧統(tǒng)一性，我們先定義一個共用體：

unionsig//sign1記錄括號是屬于函數(shù)的還是運算的，sign2記錄是什么函數(shù)

{intsign1;

charsign2;

};

在定義棧元素的結構體：

typedefstructnode

{unionsigsign;

intjilu;

}node;//記錄括號或函數(shù)的結構體

3.3源程序代碼

#include

#include

#include

#include

#defineMAXSIZE100

unionsig//sign1記錄括號是屬于函數(shù)的還是運算的，sign2記錄是什么函數(shù)

{intsign1;

charsign2;};

typedefstructnode

{unionsigsign;

intjilu;}node;//記錄括號或函數(shù)的結構體

structshed

{nodedata[MAXSIZE];

inttop;};

typedefstructshedshed;//定義棧

voidsetnull(shed*S)//初始化棧函數(shù)

{S->top=-1;}

voidpush(shed*S,nodex)//入棧函數(shù)

{S->top++;

S->data[S->top]=x;}

nodepop(shed*S)//出棧函數(shù)

{S->top--;

return(S->data[S->top+1]);}

intpanduan(char*x)//該函數(shù)檢驗輸入的表達式是否正確，正確返回1，錯誤返回0。{chara[4]={'s','i','n','\0'};

inti=0,j=0,k;

chartem[4];

while(x[i]!='\0')

{if((x[i]=='*'||x[i]=='/')

return0;break;}

if(x[i]=='p')

{if(x[i+1]!='i')

{printf("!!輸入錯誤：%c%c不存在!!\n",x[i],x[i+1]);

return0;break;}

if(x[i+2]>='a'

return0;break;}

i++;

}

elseif((x[i]>='a'

return0;break;}

tem[0]=x[i];

tem[1]=x[i+1];

tem[2]=x[i+2];

tem[3]='\0';

if(strcmp(tem,"sin")

return0;break;

}

}

i=i+2;

}

if(x[i-1]=='+'||x[i-1]=='-'||x[i-1]=='*'||x[i-1]=='/')

{if(x[i]=='+'||x[i]=='-'||x[i]=='*'||x[i]=='/')

{printf("!!輸入錯誤：連續(xù)輸入運算符!!\n");

return0;break;

}

}

if((x[i]==')'||x[i]=='=')

return0;break;}

if((x[i-1]>='0'

return0;break;}

if((x[i-1]>='0'

return0;break;}

if((x[i-1]=='(')

return0;break;}

if((x[i-1]==')')

return0;break;}

if(x[i]=='(')j++;

if(x[i]==')')j--;

if(x[i]=='.')

{k=0;

while(x[i+(++k)]>='0'

if(x[i+k]=='.')

{printf("!!輸入錯誤：多輸入了小數(shù)點!!\n");

return0;

}

}

i++;

}

if(j!=0)

{if(j>0)

printf("!!輸入格式錯誤：少輸入了%d個‘)’\n",j);

else

printf("!!輸入格式錯誤：少輸入了%d個‘(’\n",-j);

return0;

}

else

return1;

}

intyunsuan(inta,intlsz,double*sz,char*fh)

//把sz數(shù)組中的數(shù)從sz[a]到sz[lsz]依據(jù)數(shù)組fh中的運算符進行計算

//返回值為計算后lsz的值

{inti,j;

for(i=a;i='0'

else

{sum+=float((temp[i_t]-'0')*pow(10,-ld));

ld++;

}

}

if(temp[i_t]=='+'||temp[i_t]=='-'||temp[i_t]=='*'

||temp[i_t]=='/'||temp[i_t]==')')

{if(temp[i_t-1]!=')')

{sz[lsz++]=sum;

sum=0;

ld=0;

}

if(temp[i_t]==')')

{lsz--;

ele=pop(

i_b=ele.jilu;

lsz=yunsuan(i_b,lsz,sz,fh);

i_b=ele.sign.sign1;

if(i_b==1)

{ele=pop(

switch(ele.sign.sign2)

{

case's':sz[lsz]=sin(sz[lsz]);break;

case'c':sz[lsz]=cos(sz[lsz]);break;

case't':sz[lsz]=tan(sz[lsz]);break;

case'l':sz[lsz]=log(sz[lsz]);break;

case'e':sz[lsz]=exp(sz[lsz]);break;

case'a':sz[lsz]=fabs(sz[lsz]);break;

case'q':sz[lsz]=sqrt(sz[lsz]);break;

}

}

lsz++;

}

else

fh[lsz-1]=temp[i_t];

}

if(temp[i_t]=='(')

{ele.sign.sign1=0;

ele.jilu=lsz;

push(

}

if(temp[i_t]>='a'

i_t++;

}

else

{ele.sign.sign2=temp[i_t];

ele.jilu=lsz;

push(

ele.sign.sign1=1;

ele.jilu=lsz;

push(

i_t+=3;

}

}

i_t++;

}

if(temp[i_t-1]!=')'||lsz-1>0)

{sz[lsz]=sum;

sum=0;

yunsuan(0,lsz,sz,fh);

}

printf("計算結果:\n");

printf("%lf\n",sz[0]);

printf("**************************************************\n");

gotoloop2;

}

3.4程序調(diào)試與測試結果1.程序運行后：

2.檢測輸入的合法性：

3．檢測清屏功能(以下屏幕內(nèi)容是上一屏幕的一部分)：

按下Enter后：

4.檢測一般算術運算(加、減、乘、除及括號)：

5.檢測函數(shù)運算：

3.5結果分析

由詳細結果及分析知：

該計算器的各項功能基本能夠?qū)崿F(xiàn)，各項功能的實現(xiàn)細節(jié)考慮還算周到，而且能夠達到預期的效果，但是還有一些不足之處，比照實現(xiàn)的功能過于簡潔，不能進行符號運算等等。由于本人的力量有限，所以也只能達