《大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》算術(shù)表達(dá)式求值

word二 課程設(shè)計2算術(shù)表達(dá)式求值一、 需求分析二、 程序的主要功能三、 程序運(yùn)行平臺四、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)五、 算法與時間復(fù)雜度六、 測試用例七、 程序源代碼三 感想體會與總結(jié)算術(shù)表達(dá)式求值一、需求分析一個算術(shù)表達(dá)式是由操作數(shù)(operand)、運(yùn)算符(operator)和界限符(delimiter)組成的。假設(shè)操作數(shù)是正整數(shù)，運(yùn)算符只含加減乘除等四種運(yùn)算符，界限符有左右括號和表達(dá)式起始、完畢符“#，如：#7+15*23-28/4#。引入表達(dá)式起始、完畢符是為了方便。編程利用“算符優(yōu)先法求算術(shù)表達(dá)式的值。二、程序的主要功能1 從鍵盤讀入一個合法的算術(shù)表達(dá)式，輸出正確的結(jié)果。2 顯示輸入序列和棧的變化過程。三、程序運(yùn)行平臺四、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)本程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為棧。1運(yùn)算符棧局部：struct SqStack /定義棧 char *base; /棧底指針 char *top; /棧頂指針 int stacksize; /棧的長度;int InitStack (SqStack &s) /建立一個空棧S if (!(s.base = (char *)malloc(50 * sizeof(char) exit(0); s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; char GetTop(SqStack s,char &e) /運(yùn)算符取棧頂元素 if (s.top=s.base) /棧為空的時候返回ERROR printf("運(yùn)算符棧為空!n"); return ERROR; else e=*(s.top-1); /棧不為空的時候用e做返回值，返回S的棧頂元素，并返回OK return OK; int Push(SqStack &s,char e) /運(yùn)算符入棧 if (s.top-s.base >= s.stacksize) printf("運(yùn)算符棧滿!n"); s.base=(char*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(char) ); /棧滿的時候，追加5個存儲空間 if(!s.base) exit (OVERFLOW);s.top=s.base+s.stacksize; s.stacksize+=5;*(s.top)+=e; /把e入棧return OK; int Pop(SqStack &s,char &e) /運(yùn)算符出棧if (s.top=s.base) /棧為空棧的時候，返回ERROR printf("運(yùn)算符棧為空!n"); return ERROR; elsee=*-s.top; /棧不為空的時候用e做返回值，刪除S的棧頂元素，并返回OKreturn OK; int StackTraverse(SqStack &s) /運(yùn)算符棧的遍歷 char *t;t=s.base ;if (s.top=s.base) printf("運(yùn)算符棧為空!n"); /棧為空棧的時候返回ERROR return ERROR;while(t!=s.top) printf(" %c",*t); /棧不為空的時候依次取出棧內(nèi)元素 t+; return ERROR;（2） 數(shù)字棧局部： struct SqStackn /定義數(shù)棧 int *base; /棧底指針 int *top; /棧頂指針 int stacksize; /棧的長度;int InitStackn (SqStackn &s) /建立一個空棧S s.base=(int*)malloc(50*sizeof(int); if(!s.base)exit(OVERFLOW); /存儲分配失敗 s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; int GetTopn(SqStackn s,int &e) /數(shù)棧取棧頂元素 if (s.top=s.base) printf("運(yùn)算數(shù)棧為空!n"); /棧為空的時候返回ERROR return ERROR; else e=*(s.top-1); /棧不為空的時候，用e作返回值，返回S的棧頂元素，并返回OK return OK; int Pushn(SqStackn &s,int e) /數(shù)棧入棧 if (s.top-s.base >=s.stacksize)printf("運(yùn)算數(shù)棧滿!n"); /棧滿的時候，追加5個存儲空間 s.base=(int*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(int) ); if(!s.base) exit (OVERFLOW);s.top=s.base+s.stacksize; /插入元素e為新的棧頂元素 s.stacksize+=5;*(s.top)+=e; /棧頂指針變化return OK; int Popn(SqStackn &s,int &e) /數(shù)棧出棧if (s.top=s.base) printf(" 運(yùn)算符棧為空!n"); /棧為空棧的視時候，返回ERROR return ERROR; elsee=*-s.top; /棧不空的時候，如此刪除S的棧頂元素，用e返回其值，并返回OKreturn OK; int StackTraversen(SqStackn &s) /數(shù)棧遍歷 int *t;t=s.base ;if (s.top=s.base) printf(" 運(yùn)算數(shù)棧為空!n"); /棧為空棧的時候返回ERROR return ERROR;while(t!=s.top) printf(" %d",*t); /棧不為空的時候依次輸出 t+; return ERROR;五、算法與時間復(fù)雜度1、算法：建立兩個不同類型的空棧，先把一個# 壓入運(yùn)算符棧。輸入一個算術(shù)表達(dá)式的字符串以#完畢，從第一個字符依次向后讀，把讀取的數(shù)字放入數(shù)字棧，運(yùn)算符放入運(yùn)算符棧。判斷新讀取的運(yùn)算符和運(yùn)算符棧頂?shù)眠\(yùn)算符號的優(yōu)先級，以便確定是運(yùn)算還是把運(yùn)算符壓入運(yùn)算符棧。最后兩個#遇到一起如此運(yùn)算完畢。數(shù)字棧頂?shù)臄?shù)字就是要求的結(jié)果。2、時間復(fù)雜度：O(n)數(shù)據(jù)壓縮存儲棧，其操作主要有：建立棧int Push(SeqStack *S, char x)入棧int Pop(SeqStack *S, char x)出棧。以上各操作運(yùn)算的平均時間復(fù)雜度為O(n)，其主要時間是消耗在輸入操作。六、 測試用例如下列圖。最終結(jié)果如下列圖：七、 源代碼/*第七題 算術(shù)表達(dá)式求值問題描述一個算術(shù)表達(dá)式是由操作數(shù)(operand)、運(yùn)算符(operator)和界限符(delimiter)組成的。假設(shè)操作數(shù)是正整數(shù)，運(yùn)算符只含加減乘除等四種運(yùn)算符，界限符有左右括號和表達(dá)式起始、完畢符“#，如：#7+15*23-28/4#。引入表達(dá)式起始、完畢符是為了方便。編程利用“算符優(yōu)先法求算術(shù)表達(dá)式的值。根本要求1 從鍵盤讀入一個合法的算術(shù)表達(dá)式，輸出正確的結(jié)果。2 顯示輸入序列和棧的變化過程。*/#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <math.h>#include <conio.h>#include <ctype.h>#define OK 1#define ERROR 0#define STACK_INIT_SIZE 100 /#define STACKINCREMENT 10/=/ 以下定義兩種棧，分別存放運(yùn)算符和數(shù)字/=/*運(yùn)算符棧局部*struct SqStack /定義棧 char *base; /棧底指針 char *top; /棧頂指針 int stacksize; /棧的長度;int InitStack (SqStack &s) /建立一個空棧S if (!(s.base = (char *)malloc(50 * sizeof(char) exit(0); s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; char GetTop(SqStack s,char &e) /運(yùn)算符取棧頂元素 if (s.top=s.base) /棧為空的時候返回ERROR printf("運(yùn)算符棧為空!n"); return ERROR; else e=*(s.top-1); /棧不為空的時候用e做返回值，返回S的棧頂元素，并返回OK return OK; int Push(SqStack &s,char e) /運(yùn)算符入棧 if (s.top-s.base >= s.stacksize) printf("運(yùn)算符棧滿!n"); s.base=(char*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(char) ); /棧滿的時候，追加5個存儲空間 if(!s.base) exit (OVERFLOW);s.top=s.base+s.stacksize; s.stacksize+=5;*(s.top)+=e; /把e入棧return OK; int Pop(SqStack &s,char &e) /運(yùn)算符出棧if (s.top=s.base) /棧為空棧的時候，返回ERROR printf("運(yùn)算符棧為空!n"); return ERROR; elsee=*-s.top; /棧不為空的時候用e做返回值，刪除S的棧頂元素，并返回OKreturn OK; int StackTraverse(SqStack &s) /運(yùn)算符棧的遍歷 char *t;t=s.base ;if (s.top=s.base) printf("運(yùn)算符棧為空!n"); /棧為空棧的時候返回ERROR return ERROR;while(t!=s.top) printf(" %c",*t); /棧不為空的時候依次取出棧內(nèi)元素 t+; return ERROR;/*數(shù)字棧局部* struct SqStackn /定義數(shù)棧 int *base; /棧底指針 int *top; /棧頂指針 int stacksize; /棧的長度;int InitStackn (SqStackn &s) /建立一個空棧S s.base=(int*)malloc(50*sizeof(int); if(!s.base)exit(OVERFLOW); /存儲分配失敗 s.top=s.base; s.stacksize=50; return OK; int GetTopn(SqStackn s,int &e) /數(shù)棧取棧頂元素 if (s.top=s.base) printf("運(yùn)算數(shù)棧為空!n"); /棧為空的時候返回ERROR return ERROR; else e=*(s.top-1); /棧不為空的時候，用e作返回值，返回S的棧頂元素，并返回OK return OK; int Pushn(SqStackn &s,int e) /數(shù)棧入棧 if (s.top-s.base >=s.stacksize)printf("運(yùn)算數(shù)棧滿!n"); /棧滿的時候，追加5個存儲空間 s.base=(int*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(int) ); if(!s.base) exit (OVERFLOW);s.top=s.base+s.stacksize; /插入元素e為新的棧頂元素 s.stacksize+=5;*(s.top)+=e; /棧頂指針變化return OK; int Popn(SqStackn &s,int &e) /數(shù)棧出棧if (s.top=s.base) printf(" 運(yùn)算符棧為空!n"); /棧為空棧的視時候，返回ERROR return ERROR; elsee=*-s.top; /棧不空的時候，如此刪除S的棧頂元素，用e返回其值，并返回OKreturn OK; int StackTraversen(SqStackn &s) /數(shù)棧遍歷 int *t;t=s.base ;if (s.top=s.base) printf(" 運(yùn)算數(shù)棧為空!n"); /棧為空棧的時候返回ERROR return ERROR;while(t!=s.top) printf(" %d",*t); /棧不為空的時候依次輸出 t+; return ERROR;/=/ 以下定義函數(shù)/=int Isoperator(char ch) /判斷是否為運(yùn)算符，分別將運(yùn)算符和數(shù)字進(jìn)入不同的棧switch (ch)case '+':case '-':case '*':case '/':case '(':case ')':case '#':return 1;default:return 0;int Operate(int a, char op, int b) /運(yùn)算操作int result;switch(op)case '+':result=a+b;break;case '-':result=a-b;break;case '*':result=a*b;break;case '/':result=a/b;break;return result;char Precede(char ch1, char ch2) /運(yùn)算符優(yōu)先級的比擬 char p; switch(ch1) case '+': case '-': if (ch2='+'|ch2='-'|ch2=')'|ch2='#') p = '>' /ch1運(yùn)算符的優(yōu)先級小于ch2運(yùn)算符 else p = '<' break; case '*': case '/': if (ch2 = '(') p = '<' else p = '>' break; case '(': if (ch2 = ')')p = '=' else if (ch2 = '#') printf(" 表達(dá)式錯誤!運(yùn)算符不匹配!n") ;exit(0); elsep = '<' break ; case ')': if (ch2 = '(') printf(" 表達(dá)式錯誤!運(yùn)算符不匹配!n") ;exit(0); elsep = '>' break ; case '#': if (ch2 = ')') printf(" 表達(dá)式錯誤!運(yùn)算符不匹配!n") ; exit(0); else if (ch2 = '#')p = '=' elsep='<' break; return p; /=/ 以下是求值過程/= int a, b, temp, answer; char ch,op,e; char *str; int j = 0; SqStackn OPND; /OPND為運(yùn)算數(shù)字棧 SqStack OPTR; /OPTR為運(yùn)算符棧 InitStack(OPTR); Push(OPTR,'#'); /,所以此棧底是'#'，因為運(yùn)算符棧以'#'作為完畢標(biāo)志 InitStackn(OPND); / printf("nn按任意鍵開始求解:nn"); / ch=getch(); printf("n請輸入表達(dá)式并以'#'完畢:n"); str =(char*)malloc(50*sizeof(char); gets(str); ch=strj; /ch是字符型的，而e是整型的整數(shù) j+; GetTop(OPTR,e); /e為棧頂元素返回值 while (ch!='#' | e!='#') if (!Isoperator(ch) /遇到數(shù)字,轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制并計算 temp=ch-'0' /將字符轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù) ch=strj; j+; while(!Isoperator(ch) temp=temp*10 + ch-'0' /將逐個讀入運(yùn)算數(shù)的各位轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù) ch=strj; j+; Pushn(OPND,temp); else if (Isoperator(ch) /判斷是否是運(yùn)算符,不是運(yùn)算符如此進(jìn)棧 switch (Precede(e,ch) case '<' : Push(OPTR,ch); / 棧頂元素優(yōu)先權(quán)低 ch = strj+;printf("nn 運(yùn)算符棧為：n"); /輸出棧，顯示棧的變化StackTraverse(OPTR);printf("n 運(yùn)算數(shù)棧為：n");StackTraversen(OPND);break; case '=' : Pop(OPTR,op); / 脫括號并接收下一字符 ch = strj+ ;printf("nn 運(yùn)算符棧為：n");StackTraverse(OPTR);printf("n 數(shù)棧為：n");StackTraversen(OPND);break; case '>' : Pop(OPTR,op); /彈出最上面兩個，并運(yùn)算，把結(jié)果進(jìn)棧 Popn(OPND,b);Popn(OPND,a);Pushn(OPND,Operate(a,op,b);printf("nn 運(yùn)算符棧為：n");StackTraverse(OPTR);printf("n 數(shù)棧為：n");StackTraversen(OPND); else printf("您的輸入有問題，請檢查重新輸入!"); exit(0); GetTop(OPTR,e); /取出運(yùn)算符棧最上面元素是否是'#' /while GetTopn(OPND,answer); /已輸出。數(shù)字棧最上面即是最終結(jié)果 return answer;/=/ 執(zhí)行局部/=void ShowMenu()printf("nn");printf("n");printf("n");printf(" 表達(dá)式求值系統(tǒng) n");printf("n");printf("n");void Quit();void Manage()int answer;/ShowMenu();answer=EvaluateExpression();printf("nn表達(dá)式結(jié)果是: %dn",answer);Quit();void Quit()char ch; printf(" 本次運(yùn)算完畢。n"); printf(" 繼續(xù)本系統(tǒng)嗎？nn");printf(" 繼續(xù)運(yùn)算請按Y/y ");printf("n 退出程序請按N/n ");printf(" n_n");ch=getch();ch=toupper(ch); /將ch字符轉(zhuǎn)換成大寫字母if(ch = 'N')printf("nn 系統(tǒng)退出。n");exit(0);Manage();int main()ShowMenu(); Manage();return 0;感想體會與總結(jié)好的算法編程技巧高效率好的程序。1、 做什么都需要耐心，做設(shè)計寫程序更需要耐心。一開始的時候，我寫函數(shù)寫的很快，可是等最后調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)錯誤很隱蔽，就很費(fèi)時間了。后來我先在紙上構(gòu)思出函數(shù)的功能和參數(shù)，考慮好接口之后才動手編，這樣就比擬容易成功了。2、 做任何事情我決定都應(yīng)該有個總體規(guī)劃。之后的工作按照規(guī)劃逐步展開完成。對于一個完整的程序設(shè)計，首先需要總體規(guī)劃寫程序的步驟，分塊寫分函數(shù)寫，然后寫完一局部馬上糾錯調(diào)試。而不是像我第一個程序，一口氣寫完，然后再花幾倍的時間調(diào)試。一步步來，走好一步再走下一步。寫程序是這樣，做項目是這樣，過我們的生活更是應(yīng)該這樣。3、 感覺一開始設(shè)計結(jié)構(gòu)寫函數(shù)表現(xiàn)的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的思想，后面的調(diào)試如此更加表現(xiàn)了人的綜合素質(zhì)，專業(yè)知識、堅決耐心、鍥而不舍，真的缺一不可啊。4、 通過這次課設(shè)，不僅僅復(fù)習(xí)了C語言相關(guān)知識、鞏固了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)于棧和排序的算法等知識，更磨練了我的意志。- 17 - / 17