算術表達式的求解數(shù)據(jù)結構課程設計說明書

1、中北大學數(shù) 據(jù) 結 構課 程 設 計 說 明 書學生姓名:張蓓學 號：1021011602學 院:軟件學院專 業(yè):軟件工程題 目:算術表達式的求解指導教師何志英2011年12月20日1. 設計任務概述（包括系統(tǒng)總體框圖及功能描述） 利用棧結構,求解用戶正確輸入的算術表達式,并實現(xiàn)保存、讀取、清除功能，且對用戶輸入的錯誤信息進行提示,重新輸入.按下”q”鍵表達式錯誤表達式正確按下”s”鍵按下”r”鍵按下”e”鍵 求解算術表達式系統(tǒng)輸入算術表達式 判斷表達式 是否正確求解運算，得到結果提示錯誤，重新輸入按下“n”鍵按下“y”鍵退出？（y/n）退出運算系統(tǒng)讀取剛才保存的得數(shù)保存得數(shù)按下“q”鍵2.

2、本設計所采用的數(shù)據(jù)結構（如：鏈表、棧、樹、圖等）本設計采用了棧結構，創(chuàng)建了兩個棧，一個壓入數(shù)字，另一個壓入符號。3. 功能模塊詳細設計3.1 詳細設計思想求解表達式的主要思想是創(chuàng)建兩個棧，一個是符號棧，另一個是數(shù)字棧。符號棧關鍵是運算優(yōu)先順序，數(shù)字棧關鍵是多位數(shù)與小數(shù)的計算。本程序設計了四個模塊，第一個模塊double result(double num1,char op,double num2)，主要目的是進行加減乘除運算的操作方法，num1與num2的關系；第二個模塊int compute(char str)，主要目的是對用戶輸入的算術表達式進行求解，其中對多位數(shù)與小數(shù)進行了定義與數(shù)值計算

3、，以及帶括號的表達式運算的優(yōu)先順序；第三個模塊void face()，主要目的是設計用戶主界面；第四個模塊是主函數(shù)，主要目的是將上述模塊集中運用，進行求解。至此完成利用棧結構求解表達式運算。3.2 核心代碼調用的庫函數(shù):#include #include #include #include #include 自己定義的函數(shù):1) double result(double num1,char op,double num2) 進行加減乘除運算2) int compute(char str) 對用戶輸入的算術表達式進行求解3) void face() 用戶主界面4) main() 主函數(shù)核心定義函數(shù)

4、設計：int compute(char str) double num=0; int i=0,j=1,k=1; int flag=0; numtop=optop=0; while(stri!=0|optop0) if(stri=0&stri0&!op(stri-1)&stri!=(&stri-1!=) numstacknumtop+=num*k; num=0; j=1; flag=0; k=1; if(optop=0|stri=() opstackoptop+=stri; else if(stri=) while(optop0&opstack-optop!=() numstacknumtop-

5、2=result(numstacknumtop-2,opstackoptop,numstacknumtop-1); numtop-; if(opstackoptop!=() return 0; else if(stri=0&numtop=0) return 0; while(optop0&op(stri)=op(opstackoptop-1) numstacknumtop-2=result(numstacknumtop-2,opstack-optop,numstacknumtop-1); numtop-; if(stri!=0) opstackoptop+=stri; if(stri!=0)

6、i+; if(numtop!=1|optop!=0) return 0; return 1; 3.3 程序運行結果（拷屏）1 運行程序，打開程序界面 2 用戶正確輸入算術表達式的值 3 如果在輸入過程中出現(xiàn)錯誤,例如,出現(xiàn)兩個乘號,按c鍵清除 4 清除后5 正確輸入算術表達式后按e得到正確結果6 按s鍵保存所得到的結果7 按r讀出被保存的數(shù)據(jù)8 按q退出程序9 按y退出4. 課程設計心得、存在問題及解決方法通過本次課程設計,我鞏固了棧的建立,入棧,出棧的操作,提高了發(fā)現(xiàn)問題進而解決問題的能力，深化了數(shù)據(jù)結構的基本知識，并進行了拓展實踐。最終，加強了程序設計的能力,并且能夠有條理的安排各個函數(shù)的

7、功能和位置。曾經存在的問題：1) 利用棧判斷小數(shù)存在，并求解小數(shù)運算。2) 考慮各個運算符的優(yōu)先順序。解決方法：1) 利用小數(shù)點存在的判斷，以及位數(shù)與數(shù)值的關系，除以十的倍數(shù)進行數(shù)值運算。2) 優(yōu)先順序自己先羅列一遍，以免遺漏。將+-*/數(shù)字化，以此代表優(yōu)先順序。（）單獨處理。附：程序源代碼：#include #include #include #include #include #define n 100 double numstackn=0; /*操作數(shù)堆棧*/int numtop; /*操作數(shù)堆棧棧頂相對棧底的偏移量,可以用來判斷堆棧是否為空*/char opstackn; /*界符堆棧

8、*/int optop; /*界符堆棧棧頂相對棧底的偏移量,可以用來判斷堆棧是否為空*/int op(char ch) /*將運算符映射為數(shù)字,表示優(yōu)先級*/ if(ch=+|ch=-) return 2; if(ch=*|ch=/) return 3; if(ch=() return -1; return 0; double result(double num1,char op,double num2) /*執(zhí)行運算*/ if(op=+) return num1+num2; if(op=-) return num1-num2; if(op=*) return num1*num2; if(op

9、=/) return num1/num2; return 0; int compute(char str) /*利用棧結構對算術表達式進行求解,分析表達式*/ double num=0; int i=0,j=1,k=1; /*j代表小數(shù)點后位數(shù)，k代表數(shù)字符號（正負）*/ int flag=0; /*flag=0表示不是小數(shù)位，1表示是小數(shù)位*/ numtop=optop=0; while(stri!=0|optop0) /*如果算術表達式不為空*/ if(stri=0&stri0&!op(stri-1)&stri!=(&stri-1!=) /*i0且前一字符不是+,-,*,/,(,)這些字符

10、,且當前字符不是(*/ numstacknumtop+=num*k; /*壓num*k入操作數(shù)堆棧*/ num=0; j=1; flag=0; k=1; if(optop=0|stri=() opstackoptop+=stri; /*如界符堆棧為空或當前字符為(,將當前字符壓入界符堆棧*/ else if(stri=) /*若當前字符為)*/ while(optop0&opstack-optop!=() numstacknumtop-2=result(numstacknumtop-2,opstackoptop,numstacknumtop-1); numtop-; /*分別從操作數(shù)堆棧,界符

11、堆棧出棧響應元素執(zhí)行計算,結果送入操作數(shù)堆棧*/ /*直到遇到界符(,這是正常情況,或者界符堆棧為空,這表明表達式是有錯誤的*/ if(opstackoptop!=() return 0; else /*界符堆棧非空,當前字符不是(,也不是)*/ if(stri=0&numtop=0) return 0; /*如果表達式結束,或操作數(shù)堆棧已空,返回調用處*/while(optop0&op(stri)=0&ch=0&ch=9 ) numj+=ch; numj=0; else j=0; if(ch=s|ch=s) /*保存數(shù)據(jù)*/ if(strlen(num) face(); /*調用face函數(shù)

12、*/ printf(%s 已經被保存n,strcpy(save,num); /*將num中的算術表達式保存到save中*/ printf(請輸入一個算術表達式,按e得到結果n); printf(%s,str); else face(); /*調用face函數(shù)*/ printf(沒有數(shù)據(jù)被保存!n); /*沒有輸入算術表達式*/ printf(請輸入一個算術表達式,按e得到結果n); printf(%s,str); if(ch=r|ch=r) /*讀取數(shù)據(jù)*/ if(strlen(save) /*將保存的數(shù)據(jù)讀出*/ face(); /*調用face函數(shù)*/ printf(請輸入一個算術表達式,

13、按e得到結果n); printf(%s,strcat(str,save); /*輸出保存的數(shù)據(jù)*/ i+=strlen(save); if(ch=c|ch=c) /*清除數(shù)據(jù)*/ if(strlen(str) str-i=0; face(); /*調用face函數(shù)*/ printf(請輸入一個算術表達式,按e得到結果n); printf(%s,str); if(ch=e|ch=e) /*求算術表達式的值*/ if(compute(str) printf(n=%gn,numstack0); j=0; temp=numstack0; else face(); /*調用face函數(shù)*/ printf(請輸入一個算術表達式,按e得到結果n); printf(%s,str); printf(