目录
一．概述 (2)
二．总体方案设计 (2)
三．详细设计 (4)
四．程序的调试与运行结果说明 (6)
五．课程设计总结 (6)
参考文献 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。附录. (8)
一概述
一、课程设计的目的与要求
本课程设计是为了配合《数据结构》课程的开设,通过设计一个完整的程序,使学生掌握数据结构的应用,算法的编写,类C语言的算法转换成C程序并用Turbo C2.0或Visual C++6.0上机调试的基本方法。要求如下:
1.要充分认识课程设计对自己的重要性,认真做好课程设计前的各项准备工作。
2.既要虚心接受老师的指导,又要充分发挥主观能动性.结合课题,独立思考,努力钻研,勤于实践,勇于创新。
3.独立按时完成规定的工作任务,不得弄虚作假,不准抄袭他人内容,否则成绩以不及格计。
4.课程设计期间,无故缺席按旷课处理;缺席时间达四分之一以上者,其成绩按不及格处理。
5.在设计过程中,要严格要求自己,树立严肃,严密,严谨的科学态度,必须按时,按质,按量完成课程设计。
6.小组成员之间,分工明确,但要保持联系畅通,密切合作,培养良好的互相帮助和团队协作精神。
二、需求分析
本课程设计的课题为表达式求值，要求：
1.用户将表达式原样输入（在表达式结尾加上#），能得出结果（为减小难度，运算结果的10进制形式的值，不超过longdouble的存储范围）；
2.输入的数可以为小数（为减小难度，小数的整数与小数部分均不超过10位），负数（如果负数前有运算符，则应将负数括起来），以及2进制，8进制，10进制，16进制的数（为减小难度，数出的结果都以10进制形式表示）；
3.运算符号包括（）、+、—、*、/；括号可以多重；
二总体方案设计
1.使用双链表的数据结构表示数据的存储，将用户输入的表达式以字符形式存入双链表中。
2.对以负数开头、以括号开头、左括号后紧跟负数的特殊情况作处理。
3.将数与运算符分开；
4.依次找到表达式最内层括号，次内层括号..................每次找到括号内的表达式，便将其进行只有加减乘除运算的计算。
结构体类型：
//用来存储字符的结点类型
typedef struct CharNode
{
char c;
struct CharNode *next;
}CharNode;
//用来存储数的结点类型
typedef struct IntNode
{
long double i;
struct IntNode *next;
}IntNode;
//用来存储数的结点类型
typedef struct Node
{
long double n;
struct Node_ys_char *next;
}Node;
//用来存储运算符的结点类型
typedef struct Node_ys_char
{
char c;
struct Node_ys_char *next_c;
struct Node *next;
}Node_ys_char;
三详细设计
我任务是整个程序的算法设计，以及部分子函数的编写，经过其他组员编写的子函数的处理，将表达式变为一个普通的表达式，其中数与运算符已经分开，将这个表达式的头指针传递到我所编写函数中，运算思想为：找到最内层的一对括号，计算括号间的表达式的值，得到值之后，用这个值替换掉原始位置上的一对括号，以及其中的表达式。例如（（（6.5-2*2.25）*2-6）/2+1.5）+3#，第一次替换后为（（2*2-6）/2+1.5）+3#，第二次替换后为（-2/2+1.5）+3#，第三次替换后为0.5+3#，当没有括号时调用四则运算函数直接计算。
如果一开始输入的表达式中没有括号，则直接调用四则运算函数进行计算。整个程序的算法思想见流程图。
函数的功能如下：
char Precede(char x,char y) 运算符优先级判断
CharNode *CreatRegister() 输入表达式，并对特殊情况做处
理
Node *StackChange(CharNode *top,int m) 将数与运算符分开，并将其他进
制转化为10进制
Node *Compute(Node *p) 作只有加减乘除运算的表达式
求值
Node *GetOutcome(Node *head) 求用户输入表达式的值
main（）主函数
主要部分的详细流程图）
开始
输入表达式
特殊情况处理
将数与运算符分开
找到最内
层一堆括
号
将括号内表达式用指针带出
将括号内表达式用指针带出
进行只有加减乘除运算表达式求值
用表达式值替换掉括号及括号间表达式
取当前表达式首
指针
进行只有加减乘除
运算表达式求值
得出结果
否
是
循
环
四程序的调试与运行结果说明
在编写只有加减乘除的表达式求值的表达式求值时，原始思想是用两个指针分别指向相邻的两个运算符，若后者大，则进行后面运算符的运算，然后指针继续后移，当再次遇到的两个运算符，前者与后者相等，则进行前面运算符的运算；此算法思想错误，导致计算6+2*3+1#结果正确，而当计算6-2*3+1#时，却得出-1的错误结果，正确结果为+1；这是因为先计算2*3得到6；表达式变为6-6+1#；接着进行6+1的运算，得到7；当前计算循序错误，导致结果错误。后来将程序改为先进行优先级高的运算符的运算，当优先级相等时，不计算。指针后移，当遇到表达式结束标志时，便将指针移到表达式的头位置，此时，判断是否进行运算的条件发生变化，当前后运算符的优先级相等时，进行前面运算符的运算；使得第一次将乘除运算符运算完，第二进行只有加减运算符的运算
五课程设计总结
进过调试程序能得出大多数表达式的正确结果，虽然经过了一些特殊情况表达式的输入，得出了正确结果，但不排除还有某些漏洞使得一些特殊情况的表达式不能得出正确结果，还有待进一步的测试。
特点：本程序能进行小数、以及2进制、8进制、16进制的运算。
不足：结果都以10进制形式表示，用户不能改变；结果的10进制形式不能超出longdouble型数据能存储的数的范围；
进一步的设想：将数分段存储，内存动态分配，使其能进行天文数字运算；录入其他的运算符例如指数运算，开方运算，取余运算，解一元一次方程，解二元一次方程组。
附录：
源代码：
//用来存储字符的结点类型
typedef struct CharNode
{
char c;
struct CharNode *next;
}CharNode;
//用来存储数的结点类型
typedef struct IntNode
{
long double i;
struct IntNode *next;
}IntNode;
//用来存储数的结点类型
typedef struct Node
{
long double n;
struct Node_ys_char *next;
}Node;
//用来存储运算符的结点类型
typedef struct Node_ys_char
{
char c;
struct Node_ys_char *next_c;
struct Node *next;
}Node_ys_char;
char Precede(char x,char y)//运算符优先级判断{
int i,j;
int from[5][5]
={
{0,0,-1,-1,0},
{0,0,-1,-1,0},
{1,1,0,0,1},
{1,1,0,0,1},
{0,0,-1,-1,0}
};//定义一个二维数组存放算术符号的优先级switch(x)
{
case '+':i=0;break;
case '-':i=1;break;
case '*':i=2;break;
case '/':i=3;break;
case '#':i=4;break;
}
switch(y)
{
case '+':j=0;break;
case '-':j=1;break;
case '*':j=2;break;
case '/':j=3;break;
case '#':j=4;break;
}
if(from[i][j]==1)//说明运算符i的优先级比j的优先级高return '>';
if(from[i][j]==-1)
return '<';
else
return '=';
}
//输入表达式，并对特殊情况做处理
CharNode *CreatRegister()
{
CharNode *top,*p,*q,*e;
top=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
p=q=top;
scanf("%c",&p->c);
scanf("%c",&p->c);
if(q->c=='-')
{
p=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
p->c='0';
p->next=q;
top=p;
p=q;
}
if(q->c=='(')
{
e=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
e->c='0';
p=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
p->c='+';
e->next=p;
p->next=q;
p=q;
top=e;
}
while(p->c!='#')
{
q=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
scanf("%c",&q->c);
if((p->c=='(')&&(q->c=='-'))
{
e=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
e->c='0';
e->next=q;
p->next=e;
p=q;
}
else
{
p->next=q;
p=q;
}
}
p->c='+';
p->next=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
p->next->c='0';
p=p->next;
p->next=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode));
p->next->c='#';
return top;
}
//将数与运算符分开，并将其他进制转化为10进制
Node *StackChange(CharNode *top,int m)
{
CharNode *p,*q;
long double x=0,y=0;
char a[10],b[10];
int n=0,i=0,JiWei,max,min=47,mark_1=0,mark_2=0,h,k=0;
Node *node,*head;
Node_ys_char *node_char;
switch(m)
{
case 2:
JiWei=2;
max=50;
break;
case 8:
JiWei=8;
max=56;
break;
case 10:
JiWei=10;
max=97;
break;
case 16:
JiWei=16;
max=103;
break;
}
p=q=top;
while(p->c !='#')
{
while((q->c>min)&&(q->c
{
if(q->c==46)
{
mark_1=1;
q=q->next;
}
if(mark_1==0)
{
a[n]=q->c;
q=q->next;
n++;
}
if(mark_1==1)
{
b[i]=q->c;
q=q->next;
i++;
}
}
for(h=n-1;h>=0;h--)
{
x=(a[n-h-1]-48)*pow(JiWei,h)+x;// }
for(h=0;h { y=y+(b[h]-48)*pow(JiWei,(-(h+1)));// } node=(Node *)malloc(sizeof(Node));// node->n=x+y; mark_1=0; n=0; i=0; if(mark_2==1) node_char->next=node; node_char=(Node_ys_char *)malloc(sizeof(Node_ys_char)); node_char->c=q->c; node->next=node_char; node_char->next_c=NULL; node_char->next=NULL; if(q->c=='#') { node->next=(Node_ys_char *)malloc(sizeof(Node_ys_char)); node->next->c='#'; return head; } q=q->next; if(q->c<=min) while(q->c<=min) { node_char->next_c=(Node_ys_char*)malloc(sizeof(Node_ys_char)); node_char->next_c->c=q->c; q=q->next ; //node->next=node_char; node_char=node_char->next_c; node_char->next_c=NULL; node_char->next=NULL; } else { node->next=node_char; node_char->next_c=NULL; node_char->next=NULL; } p=q; n=0; x=0; y=0; if(mark_2==0) { head=node; mark_2=1; } } return head; } //作只有加减乘除运算的表达式求值 Node *Compute(Node *p) { int mark=0; Node *m,*n; char max_char,min_char; m=n=p; while(p->next->c!='#') { max_char=n->next->c; n=n->next->next; min_char=n->next->c; if((Precede(max_char,min_char)=='<'||Precede(max_char,min_char)=='=')&&mark!=1) { m=n; } if(Precede(max_char,min_char)=='>'||mark==1) { switch(m->next->c) { case '+':m->n =m->n + n->n ;break; case '-':m->n =m->n - n->n ;break; case '*':m->n =m->n * n->n ;break; case '/':m->n =m->n / n->n ;break; } m->next=n->next; n=m; } if(m->next->c=='#') { m=n=p; mark=1; } } return m; } //求用户输入表达式的值 Node *GetOutcome(Node *head) { Node *p,*q,*R; Node_ys_char *m,*n,*t,*k; n=(Node_ys_char *)malloc(sizeof(Node_ys_char)); n->c='('; p=q=head; while((n->c!=')')&&(q->next->c!='#')) { if(q->next->c=='(') { m=q->next; k=m; } else if(q->next->next_c==NULL) q=q->next->next; else { m=q->next->next_c; k=q->next;// t=q->next; if(m->c=='(') { t=k; k=m; } while(m->next_c!=NULL) { m=m->next_c; if(m->c=='(') { t=k; k=m; } } q=m->next ; } if(q->next->c==')') { n=q->next; } } if(n->c==')') { p=k->next; q->next->c='#'; R=Compute(p); t->next =R; t->next_c=NULL; R->next=n->next_c; GetOutcome(head); } else { R=Compute(head); return R; } } main() { int m;//进制 char a; CharNode *top_1; Node *top_2,*R; printf("\n\n"); printf("███████████████████████████████████████\n"); printf("████\n"); printf("██表达式求值系统██\n"); printf("████\n"); printf("███████████████████████████████████████\n"); printf("本程序可分别进行2进制，8进制，10进制，16进制的加减乘除运算:\n"); loop: printf("...............请输入进制..............\n"); printf("你选的进制为:"); scanf("%d",&m); printf("请输入表达式，表达式请以#结尾:\n"); top_1=CreatRegister();//录入表达式，并对特殊情况作处理，将头指针带回； top_2=StackChange(top_1,m);//进制转换，将数与运算符分开，将头指针带回； R=GetOutcome(top_2);得出结果 printf("运算结果的十进制形式为:\n"); printf("%lf",R->n); printf("\n继续进行运算请输入y否则退出:\n"); scanf("%c",&a); scanf("%c",&a); if(a=='y'||a=='Y') goto loop; } 运行结果： XXXXXX大学《数据结构》课程设计报告 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 目录 一算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 二感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈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) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK 竭诚为您提供优质文档/双击可除数据结构表达式求值实验报告 篇一：数据结构实验二——算术表达式求值实验报告 《数据结构与数据库》 实验报告 实验题目算术表达式求值 学院：化学与材料科学学院 专业班级：09级材料科学与工程系pb0920603 姓学 邮名：李维谷号：pb09206285箱： liwg@https://www.doczj.com/doc/d14548626.html,指导教师：贾伯琪 实验时间：20XX年10月10日 一、需要分析 问题描述： 表达式计算是实现程序设计语言的基本问题之一，它的实现是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示通过将数学表达式字符串转化为后缀表达式，并通过后缀表达式结合栈的应用实现对算术表达式进行四则混合运算。 问题分析： 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 设置运算符栈（字符型）和运算数栈（浮点型）辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时完成运算符和运算数的识别处理，然后进行运算数的数值转换在进行四则运算。 在运算之后输出正确运算结果，输入表达式后演示在求值中运算数栈内的栈顶数据变化过程，最后得到运算结果。 算法规定： 输入形式：一个(:数据结构表达式求值实验报告)算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为使实验更完善，允许操作数为实数，操作符为（、）、.（表示小数点）、+、-、*、/、^（表示乘方），用#表示结束。 输出形式：演示表达式运算的中间结果和整个表达式的最终结果，以浮点型输出。 程序功能：对实数内的加减乘除乘方运算能正确的运算出结果，并能正确对错误输入和无定义的运算报错，能连续测试多组数据。 测试数据：正确输入：12*（3.6/3+4^2-1）# 《数据结构与数据库》 实验报告 实验题目 算术表达式求值 学院：化学与材料科学学院 专业班级：09级材料科学与工程系PB0920603 姓名：李维谷 学号：PB09206285 邮箱：liwg@https://www.doczj.com/doc/d14548626.html, 指导教师：贾伯琪 实验时间：2010年10月10日 一、需要分析 问题描述： 表达式计算是实现程序设计语言的基本问题之一，它的实现是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示通过将数学表达式字符串转化为后缀表达式，并通过后缀表达式结合栈的应用实现对算术表达式进行四则混合运算。 问题分析： 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 设置运算符栈（字符型）和运算数栈（浮点型）辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时完成运算符和运算数的识别处理，然后进行运算数的数值转换在进行四则运算。 在运算之后输出正确运算结果，输入表达式后演示在求值中运算数栈内的栈顶数据变化过程，最后得到运算结果。 算法规定： 输入形式：一个算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为使实验更完善，允许操作数为实数，操作符为（、）、.（表示小数点）、+、-、*、/、^（表示乘方），用#表示结束。 输出形式：演示表达式运算的中间结果和整个表达式的最终结果，以浮点型输出。 程序功能：对实数内的加减乘除乘方运算能正确的运算出结果，并能正确对错误输入和无定义的运算报错，能连续测试多组数据。 测试数据：正确输入：12*（3.6/3+4^2-1）# 输出结果：194.4 数据结构课程设计 设计说明书 算术表达式求值问题 学生姓名白子健 学号1318014057 班级计本1302 成绩 指导教师李军 计算机科学与技术系 2015年9月10日 数据结构课程设计评阅书 课程设计任务书 2015—2016学年第一学期 专业：计算机科学与技术学号：1318014057 姓名：白子健 课程设计名称：课程设计Ⅰ---数据结构课程设计 设计题目：表达式求值算法的实现 完成期限：自2015 年9 月 1 日至2015 年9 月12 日共 2 周 设计内容及要求: 算术表达式求值是程序设计语言编译中的一个基本问题，通过栈实现表达式运算优先级的匹配和运算。用C/C++语言编程实现任意算术表达式的求值，设计内容要求如下：（1）表达式共有三种基本表示方法：前缀法、中缀法、后缀法。从表达式的这三种基本方法中任选一种方法进行编程求值。 （2）分析所选的表示方法，根据选定的表示方法确定对应的存储结构和相关算法。 （3）算法要能正确处理算术运算的优先级规则，即: 先括号内，后括号外的规则；运算先乘除，后加减；同级运算从左到右。 如下表达式： 50+（6*3+2） 要求： (1)用C/C++语言编写一个程序将这组学生成绩输入到计算机中，数据运算的存储 逻辑结构为栈。 (2)程序要能正确处理表达式的优先级、输出正确运算结果。 最终设计成果形式为： 1、设计好的软件一套； 2、撰写一份课程设计说明书一份，打印并装订成册。 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 目录 1 课题描述 (1) 2 设计思路 (2) 3 算法设计 (3) 4 程序代码 (5) 5 测试及分析 (12) 6 总结 (13) 参考文献 (13) 数理学院 课程设计报告书 课程名称数据结构课程设计 设计题目算术表达式求值演示 专业班级 学号 姓名 指导教师 2014 年12 月 4.2.2 基本操作： InitStack(&S) 操作结果：构造一个空栈S。 GetTop(S) 初始条件：栈S 已存在。 操作结 果： 用P 返回S的栈顶元素。Push(&S 初始条 件：，ch) 栈S 已存在。 操作结 果：插入元素ch 为新的栈顶元素。 Pop(&S) 初始条件：栈S 已存在。 操作结 果：删除S 的栈顶元素。 In(ch) 操作结果：判断字符是否是运算符，运算符即返回1 Precede(c1, c2) 初始条件：c1,c2 为运算符。操作结果：判断运算符优先权，返回优先权高的。Operate(a,op,b) 初始条件：a,b 为整数，op为运算符。操作结果： a 与 b 进行运算，op 为运算符，返回其值。num(n) 操作结果：返回操作数的长度。EvalExpr() 初始条件：输入表达式合法。操作结果：返回表达式的最终结果。}ADT Stack 主程序的流程： EvaluateExpression() 函数实现了对表达式求值的功能，main() 函数直接调用EvaluateExpression() 对输入的表达式求值输出。 4.2.3 函数的调用关系图 4.3 详细设计 4.3.1 ① . Precede(char c1,char c2)判断运算符优先权，返回优先权高的 算符间的优先关系 如下： 算法伪代码如下： char Precede(char c1,char c2) { static char array[49]={ >', '>', '<', '<', '<', '>', '>', >', '>', '<', '<', '<', '>', '>', >', '>', '>', '>', '<', '>', '>', >', '>', '>', '>', '<', '>', '>', <', '<', '<', '<', '<', '=', '!', >', '>', '>', '>', '!', '>', '>', <', '<', '<', '<', '<', '!', '='}; // 用一维数组存储 49 种情况 switch(c1) { /* i 为下面 array 的横标 */ case '+' : i=0;break; case '-' : i=1;break; case '*' : i=2;break; 表达式求值课程设计报告 表达式求值 《数据结构》 课程设计报告 题目: 栈的应用:表达式求值 (系): 信息科学与工程学院院 专业班级: 软件工程1102班学生姓名: 学号: 指导教师: 20 13 年 6 月 8 日至20 13 年 6 月 21 日 表达式求值 目录 目录 (2) 1 概述 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 课程设计内容 (1) 2 系统需求分析 ...................................................... 1 2.1 系统目标 (1) 2.2 主体功能 (1) 2.3 开发环境 (1) 3 系统概要设计 .................................................... 2 3.1 系统的功能模块划分 (2) 3.2 系统流程图 (2) 4系统详细设计 ..................................................... 3 5 测试 ............................................................ 6 5.1 测试方案 (6) 5.2 测试结果 (6) 6 小结 ............................................................ 8 参考文献 .......................................................... 9 附录1 源程序清单 (10) 2 数据结构课程设计报告(2012) 表达式求值 1 概述 1.1 课程设计目的 1(要求学生达到熟练掌握C语言的基本知识和技能。 2(了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力。 3(提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习，验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法，迅速找出程序代码中的错误并且修改。 4(培养算法分析能力。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度，进一步提 高程序设计水平。 软件技术基础实验报告 实验名称：表达式计算器 系别：通信工程 年级： 班级： 学生学号： 学生姓名： 《数据结构》课程设计报告 题目简易计算表达式的演示 【题目要求】 要求：实现基本表达式计算的功能 输入：数学表达式，表达式由整数和“+”、“-”、“×”、“/”、“（”、“）”组成输出：表达式的值 基本操作：键入表达式，开始计算，计算过程和结果记录在文档中 难点：括号的处理、乘除的优先级高于加减 1．前言 在计算机中，算术表达式由常量、变量、运算符和括号组成。由于不同的运算符具有不同的优先级，又要考虑括号，因此，算术表达式的求值不可能严格地从左到右进行。因而在程序设计时，借助栈实现。 算法输入：一个算术表达式，由常量、变量、运算符和括号组成（以字符串形式输入）。为简化，规定操作数只能为正整数，操作符为+、-*、/、=，用#表示结束。 算法输出：表达式运算结果。 算法要点：设置运算符栈和运算数栈辅助分析算符优先关系。在读入表达式的字符序列的同时，完成运算符和运算数的识别处理，以及相应运算。 2．概要设计 2.1 数据结构设计 任何一个表达式都是由操作符，运算符和界限符组成的。我们分别用顺序栈来寄存表达式的操作数和运算符。栈是限定于紧仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。顺序栈的存储结构是利用一组连续的存储单元依次存放自栈底到栈顶的数据元素，同时附设指针top 指示栈顶元素在顺序栈中的位置，base 为栈底指针，在顺序栈中，它始终指向栈底，即top=base 可作为栈空的标记，每当插入新的栈顶元素时，指针top 增1，删除栈顶元素时，指针top 减1。 2.2 算法设计 为了实现算符优先算法。可以使用两个工作栈。一个称为OPTR ，用以寄存运算符，另一个称做OPND ，用以寄存操作数或运算结果。 1.首先置操作数栈为空栈，表达式起始符”#”为运算符栈的栈底元素； 2.依次读入表达式，若是操作符即进OPND 栈，若是运算符则和OPTR 栈的栈顶运算符比较优先权后作相应的操作，直至整个表达式求值完毕（即OPTR 栈的栈顶元素和当前读入的字符均为”#”）。 2.3 ADT 描述 ADT Stack{ 数据对象：D={ i a |i a ∈ElemSet,i=1,2,…，n, n ≧0} 数据对象：R1={< 1 ,-i i a a >| 1-i a ,D a i ∈,i=2,…，n} 实验表达式求值问题 1.问题描述 表达式是数据运算的基本形式。人们的书写习惯是中缀式，如：11+22*（7-4）/3.中缀式的计算按运算符的优先级及括号优先的原则，相同级别从左到右进行计算。表达式还有后缀表达式（如：11 22 7 4 - * 3 / +）和前缀表达式（+ 11 / * 22 - 7 4 3）。后缀表达式 和前缀表达式中没有括号，给计算带来方便。如后缀表达式计算时按运算符出现的先后进行计算。本设计的主要任务是进行表达式形式的转换及不同形式的表达式计算。 2.数据结构设计 （1）顺序栈类定义：首先应在类中定义成员函数，以此来完成顺序栈的相关操作，如下： class SqStack { private: T *base; //栈底指针 int top; //栈顶 int stacksize; //栈容量public: SqStack(int m); //构建函数 ~SqStack(){delete [] base;top=0;stacksize=0;} //析构函数 void Push(T x); //入栈 T Pop(); //出栈 T GetTop(); //获取栈顶元素 int StackEmpty(); //测栈空 void ClearStack(); //清空栈 void StackTop(); //返回栈顶指针 void StackTranverse(); //显示栈中元素 }; （2）顺序栈类实现：对顺序栈进行初始化，初始化的首要操作就是创建一个空顺序栈。 Step1：申请一组连续的存空间为顺序栈使用： base=new T[m]; i f(base==NULL) { cout<<"栈创建失败，退出!"< 课程设计 教学院 课程名称 题目 专业 班级 姓名 同组人员 指导教师 2013 年 6 月22 日 (完成时间) 目录 一．概述 (2) 二．总体方案设计 (4) 三．详细设计 (6) 四．程序的调试与运行结果说明 (14) 五．课程设计总结 (14) 六．附录 (16) 参考文献 (3233) （“目录”要求必须自动生成） 一概述（宋体，三号，加粗，居中） 1.课程设计的目的（小标题，宋体，四号，加粗，左对齐顶格） （1）．理解和掌握该课程中的有关基本概念，程序设计思想和方法。 （2）．培养综合运用所学知识独立完成课题的能力。 （3）．培养勇于探索、严谨推理、实事求是、有错必改，用实践来检验理论，全方位考虑问题等科学技术人员应具有的素质。 （4）．掌握从资料文献、科学实验中获得知识的能力，提高学生从别人经验中找到解决问题的新途径的悟性，初步培养工程意识和创新能力。 2.课程设计的要求 算术表达式求值程序实现以下功能： (1)构造一个空栈S,初始条件：栈S已存在 (2)用P返回S的栈顶元素 (3)插入元素ch为新的栈顶元素 (4)删除S的栈顶元素 (5)判断字符是否是运算符，运算符即返回1 (6)判断运算符优先权，返回优先权高的 (7)输入表达式 (8)返回表达式的最终结果。 二总体方案设计 a)需求分析 该程序能实现算术四则运算表达式的求值，显示运算过程。 输入的形式：表达式，例如5*（3+7）#。 包含的运算符只能有'+'、 '-'、'*'、 '/'、 ' (' ') '； 程序所能达到的功能：对表达式求值并输出。 b)总体设计 本程序使用的是编程工具是Visual c++ 6.0，实现了运算器的功能和仿真界面（大体界面如下图所示）。在基本要求的基础上，运算数可以是实数类型，同时增加了乘方运算的功能；可以实现对负数的运算，例如用户输入表达式6* （-0.25）,则程序会在负号的前面自动加上一个0。 1)算符包括加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、乘方（^）；另一个称作 OPND，用以寄存操作数和运算结果，操作数可以是float型的浮点数。 算法的基本思想是： 2)首先置操作数栈为空栈，表达式起始符“#”为运算符栈的栈底元素； 依次读入表达式中的每个字符，若是操作数（浮点数）则进OPND栈， 若是运算符（+、—、*、/、^）则和OPTR栈的栈顶运算符比较优先权 后作相应操作，直至整个表达式求值完毕（即OPTR栈的栈顶元素和当 前读入的字符均为“#”）。 3)编写一个原型为void strtofloat(char str[ ],int n,int i)，把一 个数字串转换为一个实型数，并压入运算数栈中。（整个程序的源代码 见附录，并有具体解释） 源代码： //用来存储字符的结点类型 typedef struct CharNode { char c; struct CharNode *next; }CharNode; //用来存储数的结点类型 typedef struct IntNode { long double i; struct IntNode *next; }IntNode; //用来存储数的结点类型 typedef struct Node { long double n; struct Node_ys_char *next; }Node; //用来存储运算符的结点类型 typedef struct Node_ys_char { char c; struct Node_ys_char *next_c; struct Node *next; }Node_ys_char; char Precede(char x,char y)//运算符优先级判断{ int i,j; int from[5][5] ={ {0,0,-1,-1,0}, {0,0,-1,-1,0}, {1,1,0,0,1}, {1,1,0,0,1}, {0,0,-1,-1,0} };//定义一个二维数组存放算术符号的优先级 switch(x) { case '+':i=0;break; case '-':i=1;break; case '*':i=2;break; case '/':i=3;break; case '#':i=4;break; } switch(y) { case '+':j=0;break; case '-':j=1;break; case '*':j=2;break; case '/':j=3;break; case '#':j=4;break; } if(from[i][j]==1)//说明运算符i的优先级比j的优先级高return '>'; if(from[i][j]==-1) return '<'; else return '='; } //输入表达式，并对特殊情况做处理 CharNode *CreatRegister() { CharNode *top,*p,*q,*e; top=(CharNode *)malloc(sizeof(CharNode)); p=q=top; scanf("%c",&p->c); scanf("%c",&p->c); 目录 1．前言 (2) 2．问题描述 (3) 3．总体设计·····················································································错误！未定义书签。 3.1 概要设计 ······························································································错误！未定义书签。 3.1.1 数据结构的选择 (3) 3.1.2 相关功能函数 (3) 3.1.3 函数模块调用关系 (4) 3.2详细设计和编码 (5) 4．运行与测试 (9) 4.1 上机调试 (9) 4.2 算法时间和空间性能分析 (10) 4.3程序运行测试结果 (11) 5. 总结与心得 (13) 5.1设计中难点的总结以及其它解决方案 (13) 5.2 实验心得 (14) 6. 用户使用说明 (16) 7. 参考文献 (16) 8. 附录1（源代码清单） (16) 9. 附录2（成绩评定表） (25) 1 1.前言 课程设计是实践性教学中的一个重要环节，它以某一课程为基础，它可以涉及和课程相关的各个方面，是一门独立于课程之外的特殊课程。课程设计是让同学们对所学的课程更全面的学习和应用，理解和掌握课程的相关知识。《数据结构》是一门重要的专业基础课，是计算机理论和应用的核心基础课程。 在数据结构的学习和课程设计过程中，我发现它要求学生在数据结构的逻辑特性和物理表示、数据结构的选择和应用、算法的设计及其实现等方面，都必须加深对课程基本内容的理解。同时，在程序设计方法以及上机操作等基本技能和科学作风方面受到比较系统和严格的训练。对于我们专业来说，虽然说对技术要求不是特别高，但是在实际操作过程中，没有足够的专业知识对于编程来说是远远不可以达到要求的，所以对于这次的课程设计，我们必须要通过自己额外补充知识来完成它。 在这次的课程设计中我选择的题目是表达式的求值演示。它的基本要求是：以字符序列的形式从终端输入语法正确的，不含变量的表达式。利用算符优先关系，实现对算术四则混合运算表达式的求值，并演示在求值中运算符栈、运算数栈、输入字符和主要操作的变化过程。表达式计算是实现程序设计语言的基本问题之一，也是栈的应用的一个典型例子。设计一个程序，演示用算符优先法对算术表达式求值的过程。深入了解栈和队列的特性，以便在解决实际问题中灵活运用它们，同时加深对这种结构的理解和认识。对于表示出栈在每执行一个过程中都要输出它的变化，这点我认为在编程中是比较困难的，以我自身的能力，是不可能在规定的时间内完成任务的，所以我参考了很多有价值的书籍来帮助我完成我的程序设计。 2 表达式求值 一目的 通过课程设计，巩固和加深对线性表、栈、队列、字符串、树、图、查找、排序等理论知识的理解；掌握现实复杂问题的分析建模和解决方法（包括问题描述、系统分析、设计建模、代码实现、结果分析等）；提高利用计算机分析解决综合性实际问题的基本能力。 二需求分析 此次课程设计的目标是能够设计一个程序，演示算术表达式求值的过程。 ①输入的形式和输入值的范围：以字符串的形式输入表达式，以换行符结束； ②输出的形式：在计算过程中遇到的问题或最终的答案将回显到屏幕上，同时所计算的表达式和最终的显示也将保存至文件中； ③程序所能达到的功能：能够处理以字符序列的形式输入的不含变量的实数表达式，正确处理负数与小数，判断表达式是否语法正确（包含分母不能为零的情况），正确实现对算术四则混合运算表达式的求值，能够将计算中遇到的问题和结果以文件的形式予以存储； ④初步的测试计划：当输入正确表达式时，以换行符结束，能得到最终的正确结果；当输入含有非正常符号的错误表达式时，以换行符结束，能得到最终的提示语句；当遇到分数为0的轻快是，能得到提示语句。 三概要设计 1、本程序中用到的数据类型 该设计主要运用的是栈的知识。为实现表达式求值的功能，需分别定义数字栈与符号栈。其结构体定义如下： typedef struct tagstack1{ /*数据栈*/ double* base; /*栈底指针*/ int top; /*栈顶*/ int len; /*栈的容量*/ }STACK1; typedef struct tagstack2{ /*符号栈*/ char* base; /*栈底指针*/ int top; /*栈顶*/ int len; /*栈的容量*/ }STACK2; 为了便于标记程序运行的正确与否，为了便于文件指针的应用，该程序定义了两个全局变量，如下： 二课程设计2——算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 三感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈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) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK return OK; } int Push(SqStack &s,char e) //运算符入栈 { if (s.top-s.base >= s.stacksize) { printf("运算符栈满!\n"); s.base=(char*)realloc (s.base,(s.stacksize+5)*sizeof(char) ); //栈满的时候，追加5个存储空间 if(!s.base) exit (OVERFLOW); s.top=s.base+s.stacksize; s.stacksize+=5; } *(s.top)++=e; //把e入栈 return OK; } int Pop(SqStack &s,char &e) //运算符出栈 { if (s.top==s.base) //栈为空栈的时候，返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else { 数据结构课程设计 设计说明书表达式求值算法的实现（（（）（）（（ 学生姓名 学号 班级 成绩 指导教师 数学与计算机科学学院 2012年 9月 7日 数据结构课程设计评阅书 课程设计任务书 2011—2012学年第2学期 专业学号：姓名： 课程设计名称：数据结构课程设计 设计题目：表达式求值算法的实现 完成期限：自 2012 年 8 月 28 日至 2012 年 9 月 7 日共 2 周 栈的存储和相关运算是数据结构中数组部分的重点知识和技能。表达式求值算法可借助栈来完成，它的存储可以使用顺序结构也可以使用链式结构，这要根据具体的应用来决定。本课程设计按以下的要求运用C/ C++结构体、指针、数据结构等基知识编程实现。 任务要求：1）阐述设计思想,画出流程图;2）任意输入一个表达式（算术、逻辑、关系表达式）；3）建立栈；4）借助栈的相关运算完成表达式求值过程;5）将表达式及其运算结果按照其数学形式打印输出; 6）说明测试方法,写出完整的运行结果,较好的界面设计；7）按照格式要求完成课程设计说明书。设计要求: 1）问题分析和任务定义：根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么？（而不是怎么做？）限制条件是什么？确定问题的输入数据集合。 2）逻辑设计：对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据结构为中心的原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型。逻辑设计的结果应写出每个抽象数据类型的定义（包括数据结构的描述和每个基本操作的功能说明），各个主要模块的算法，并画出模块之间的调用关系图； 3）详细设计：定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。在这个过程中，要综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能明确具体。详细设计的结果是对数据结构和基本操作做出进一步的求精，写出数据存储结构的类型定义，写出函数形式的算法框架； 4）程序编码：把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。同时加入一些注解和断言，使程序中逻辑概念清楚； 5）程序调试与测试：能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确保程序正确。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果； 6）结果分析：程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。算法的时间、空间复杂性分析； 7）编写课程设计报告； 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日 数据结构课程设计报告 课设题目：算式表达式求值系统 班级: 软件1202 姓名： 学号： 指导教师: 李斌 成绩: 2013 年1月 目录 一、需求分析 (2) 二、概要设计 (2) (一）设计思想 (2) (二）实现方法 (2) (三）模块整体设计图 (3) (四）函数功能介绍 (3) 三、详细设计 (4) （一）数据结构设计 (4) （二）模块接口设计 (4) （三）盒图 (5) 四、调试分析 (7) 五、用户手册 (7) 六、测试结果 (8) 七、附录 (9) 附录一设计体会 (9) 附录二源程序 (9) 一、需求分析 算式表达式求值是程序设计语言编译中一个最基本的问题。本次任务要求完成一个四则算式表达式求值系统。具体需求为：当用户输入一个四则算式（包括加、减、乘、除和括号），如（12+3）*2+9*4，输出其计算结果。具体要求如下：（一）要实现栈的基本操作算法，包括初始化栈、进栈、出栈等。 （二) 在本程序中，表达式中的元素限定为char型，表达式长度不超过100，表达式以“#”号为结束标志。 （三）要求程序输出表达式的计算结果。 二、概要设计 （一）设计思想 本次四则算式表达式求值的程序采用的是中缀表达式的求值的方法。所谓中缀表达式，就是指每个二目运算符在两个运算量的中间，假设所讨论的算术运算符包括：+ 、- 、*、/、%、^（乘方）和括号（）。而本次程序的编写只涉及四则运算（+、-、*、/）和括号（）。 设运算规则为： ．运算符的优先级为：（）> *、/> +、- ； ．有括号出现时先算括号内的，后算括号外的，多层括号，由内向外进行； 表达式作为一个满足表达式语法规则的串存储，如表达式“3*2^（4+2*2-１*3）-5”,它的的求值过程为：自左向右扫描表达式，当扫描到3*2时不能马上计算，因为后面可能还有更高的运算，正确的处理过程是：需要两个栈：对象栈s1和算符栈s2。当自左至右扫描表达式的每一个字符时，若当前字符是运算对象，入对象栈，是运算符时，若这个运算符比栈顶运算符高则入栈，继续向后处理，若这个运算符比栈顶运算符低则从对象栈出栈两个运算量，从算符栈出栈一个运算符进行运算，并将其运算结果入对象栈，继续处理当前字符，直到遇到结束符“#”。 根据运算规则，左括号“（”在栈外时它的级别最高，而进栈后它的级别则最低了; 乘方运算的结合性是自右向左，所以，它的栈外级别高于栈内; 就是说有的运算符栈内栈外的级别是不同的。当遇到右括号“）”时，一直需要对运算符栈出栈，并且做相应的运算，直到遇到栈顶为左括号“(”时，将其出栈，因此右括号“）”级别最低但它是不入栈的。对象栈初始化为空。根据以上分析，每个运算符栈内、栈外的级别如下： 算符栈内级别栈外级别 ^ 3 4 *、/、% 2 2 +、- 1 1 ( 0 4 ） -1 -1 （二）实现方法 实用标准文档 二课程设计2——算术表达式求值 一、需求分析 二、程序的主要功能 三、程序运行平台 四、数据结构 五、算法及时间复杂度 六、测试用例 七、程序源代码 三感想体会与总结 算术表达式求值 一、需求分析 一个算术表达式是由操作数(operand)、运算符(operator)和界限符(delimiter)组成的。假设操作数是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”，如：#（7+15）*（23-28/4）#。引入表达式起始、结束符是为了方便。编程利用“算符优先法”求算术表达式的值。 二、程序的主要功能 （1）从键盘读入一个合法的算术表达式，输出正确的结果。 （2）显示输入序列和栈的变化过程。 三、程序运行平台 Visual C++ 6.0版本 四、数据结构 本程序的数据结构为栈。 （1）运算符栈部分： struct SqStack //定义栈 { char *base; //栈底指针 char *top; //栈顶指针 int stacksize; //栈的长度 }; int InitStack (SqStack &s) //建立一个空栈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) //运算符取栈顶元素 { if (s.top==s.base) //栈为空的时候返回ERROR { printf("运算符栈为空!\n"); return ERROR; } else e=*(s.top-1); //栈不为空的时候用e做返回值，返回S的栈顶元素，并返回OK return OK; } 目录 题目一.二叉树操作（1）二.算术表达式求 (1) 一、课程设计的目的 (1) 二、课程设计的内容和要求 (1) 三、题目一设计过程 (2) 四、题目二设计过程 (6) 五、设计总结 (17) 六、参考文献 (18) 题目一.二叉树操作（1）二.算术表达式求 一、课程设计的目的 本学期我们对《数据结构》这门课程进行了学习。这门课程是一门实践性非常强的课程，为了让大家更好地理解与运用所学知识，提高动手能力，我们进行了此次课程设计实习。这次课程设计不但要求学生掌握《数据结构》中的各方面知识，还要求学生具备一定的C语言基础和编程能力。 （1）题目一的目的： 1、掌握二叉树的概念和性质 2、掌握二叉树的存储结构 3、掌握二叉树的基本操作 （2）题目二的目的： 1、掌握栈的顺序存储结构和链式存储结构 2、掌握栈的先进后出的特点 3、掌握栈的基本运算 二、课程设计的内容和要求 （1）题目一的内容和要求： 1、编写已知二叉树的先序、中序序列，恢复此二叉树的程序 2、编写求二叉树深度的程序 （2）题目二的内容和要求： 1、算术表达式由操作数、运算符和界限符组成。操作数是正整数，运算符为 加减乘除，界限符有左右括号和表达式起始 2、将一个表达式的中缀形式转化为相应的后缀形式 3、依据后缀表达式计算表达式的值 三、题目一设计过程 1、题目分析 现已知一棵二叉树的先序遍历序列和中序遍历序列，依次从先序遍历序列中取结点，由先序序列确定根结点(就是第一个字母)，每次取出一个结点就与中序遍历的序列进行比较，当相等的时候，中序遍历序列就被分成以该结点为根的二叉树子树，该结点左部分为左子树，右部分为右子树，直到取完先序列里的所有结点，则二叉树构造完毕（树用链式存储结构存储），用递归实现！ 由建好的二叉树，先判断这棵树是否为空，若不为空则找数的左子树，统计它的高度，然后找树的右子树，统计它的高度，比较左子树和右子树的高度，然后返回其中大的那个值加一，则求出数的高度。这里用递归实现！ 2、算法描述 main ( )（主函数） 先构造一颗二叉树，初始化为空，用来存储所构造的二叉树，并输入一棵树的先序序列和中序序列，并统计这个序列的长度。然后调用实现功能的函数。 void CreateBiTree(BiTree *T,char *pre,char *in,int len)（由先序序列和中序序列构造二叉树） 根据前序遍历的特点, 知前序序列(pre)的首个元素(pre[0])为根(root), 然后在中序序列(in)中查找此根(pre[0]), 根据中序遍历特点, 知在查找到的根(root) 前边的序列为左子树, 后边的序列为右子树。设根前边有n个元素，则又有, 在前序序列中，紧跟着根(root)的n个元素序列(即pre[1...n]) 为左子树, 在后边的为右子树，而构造左子树问题其实跟构造整个二叉树问题一样，只是此时前序序列为pre[1...n]), 中序序列为in[0...n-1], 分别为原序列的子串, 构造右子树同样。这里用递归实现！ int Depth(BiTree T)（求树的深度） 当所给的参数T是NULL时，返回0。说明这个树只有一个叶子节点深度为0，当所给的参数不是NULL时，函数调用自己看看这个参数的左分支是不是NULL， 高级语言程序设计 《算术表达式求值》 课程设计报告 算术表达式求值 系统可以实现实现对算术四则混合运算表达式求值，并打印求值过程中运算符栈、操作数栈的变化过程。 第二章系统分析 开始运行时界面如下： 你可以输入一个表达式，按E对其进行求值。 #include if(ch=='*'||ch=='/') return 3; if(ch=='(') return -1; return 0; } double result(double num1,char op,double num2)//计算 { if(op=='+') return num1+num2; if(op=='-') return num1-num2; if(op=='*') return num1*num2; if(op=='/') return num1/num2; return 0; } int compute(char str[]) { double num=0; int i=0,j=1,k=1; numTop=opTop=0; while(str[i]!='\0'||opTop>0) { if(str[i]>='0'&&str[i]<='9') num=num*10+str[i]-'0'; else if( k==1&&str[i]=='-'&&(i==0||op(str[i-1])) ) k=-1; else { if(i>0&&!op(str[i-1])&&str[i]!='('&&str[i-1]!=')') {数据结构课程设计_表达式求值【完整版】[精品文档]
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