算术表达式求值问题z-数据结构与算法课程设计报告

课程设计报告题目：算术表达式求值一、需求分析1、设计要求：给定一个算术表达式，通过程序求出最后的结果1>、从键盘输入要求解的算术表达式；2>、采用栈结构进行算术表达式的求解过程；3>、能够判断算术表达式正确与否；4>、对于错误表达式给出提示；5>、对于正确的表达式给出最后的结果；2、设计构想：为了实现算符优先算法使用两个工作栈，一个称作OPTR，以寄存运算符；另一个称作OPND，用以寄存操作数或运算结果。

在操作数和操作符入栈前，通过一个函数来判别，输入的是操作数还是操作符，操作数入OPND，操作符入OPTR。

在输入表达式的最后输入‘#’，设定‘#’的优先级最低，代表表达式输入结束。

在表达式输入过程中，遇操作数则直接入栈，遇到运算符则与栈顶运算符比较优先级,若当前运算符优先级高，则当前运算符入栈,扫描下一符号;否则栈顶运算符出栈,两操作数出栈,进行运算,所得结果入数栈,重新比较当前运算符与新栈顶运算符。

如此重复直到栈顶运算符与当前符号均为‘#’，运算结束。

二、概要设计1、本程序包含的模块：（1）栈模块——实现栈抽象数据类型（2）运算模块——实现数据表达式的运算（3）主程序模块三、详细设计（1）栈模块1、定义栈结构struct Sqstack{elemtype *top;//栈顶元素elemtype *base; //栈底元素int stacksize;//栈的大小};2、栈的基本操作①初始化栈status initstack(struct Sqstack &s){s.base=(elemtype *)malloc(stack_size*sizeof(elemtype)); if(!s.base)return OVERFLOW;s.top=s.base;s.stacksize=stack_size;return OK;}②入栈status push(struct Sqstack &s,elemtype e){if(s.top-s.base>=s.stacksize){s.base=(elemtype*)realloc(s.base,(s.stacksize+stack_increase ment)*sizeof(elemtype));if(!(s.base))return OVERFLOW;s.top=s.base+s.stacksize;s.stacksize+=stack_increasement;}* s.top++=e;return OK;}③出栈elemtype pop(struct Sqstack &s){elemtype e;if(s.top= =s.base)return ERROR;e=*--s.top;return e;}④取栈顶元素elemtype gettop(struct Sqstack &s){elemtype e;if(s.top==s.base)return ERROR;e=*(s.top-1);return e;}（2）运算模块1、判断输入字符c是否为操作符：若是，则返回1；否则，返回0int In(int c){char p[10]="+-*/()#^";int i=0;while(p[i]!='\0'){if(p[i]==c)return 1;i++;}return 0;}2、判断运算符的优先级char precede(char top,char c)//该函数为判断当前运算符与前一个运算符的优先级，前一个运算符高于或等于当前运算符的优先级则返回‘>’，前一个运算符小于当前运算符的优先级则返‘<’，当前一个运算符为‘（’当前运算符为‘）’时返回‘=’，用于去除表达式的括号。

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：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）#输出结果：194.4无定义运算：12*（3.6/（2^2-4）+1）#输出结果：表达式出错，除数为0，无意义错误输入：12+s#输出结果：eRRoR！二、概要设计拟采用两种类型的展分别对操作数和操作符进行操作。

算术表达式的求解-数据结构课程设计报告课程设计报告题目：算术表达式求值一、需求分析 1、设计要求：给定一个算术表达式，通过程序求出最后的结果 1>、从键盘输入要求解的算术表达式； 2>、采用栈结构进行算术表达式的求解过程； 3>、能够判断算术表达式正确与否；4>、对于错误表达式给出提示；5>、对于正确的表达式给出最后的结果； 2、设计构想：为了实现算符优先算法使用两个工作栈，一个称作OPTR，以寄存运算符；另一个称作OPND，用以寄存操作数或运算结果。

在操作数和操作符入栈前，通过一个函数来判别，输入的是操作数还是操作符，操作数入OPND，操作符入OPTR。

在输入表达式的最后输入‘#’，设定‘#’的优先级最低，代表表达式输入结束。

在表达式输入过程中，遇操作数则直接入栈，遇到运算符则与栈顶运算符比较优先级,若当前运算符优先级高，则当前运算符入栈,扫描下一符号;否则栈顶运算符出栈,两操作数出栈,进行运算,所得结果入数栈,重新比较当前运算符与新栈顶运算符。

如此重复直到栈顶运算符与当前符号均为‘#’，运算结束。

二、概要设计1、本程序包含的模块：栈模块——实现栈抽象数据类型运算模块——实现数据表达式的运算主程序模块算术运算式的求解栈模块主函数模块main 运算模块定义栈结构初始化栈出栈入栈取栈顶元素判断输入字符类型判断符号优先级基础运算函数运算函数三、详细设计栈模块1、定义栈结构 struct Sqstack{elemtype *top;//栈顶元素 elemtype *base; //栈底元素 int stacksize;//栈的大小 };2、栈的基本操作①初始化栈status initstack(struct Sqstack &s) {=(elemtype *)malloc(stack_size*sizeof(elemtype)); if(!) return OVERFLOW; =;=stack_size; return OK; } ②入栈status push(struct Sqstack &s,elemtype e) {if(>=) {=(elemtype*)realloc(,(+stack_increasement)*sizeof(elemtype));if(! ) return OVERFLOW; =+; +=stack_increasement; } * ++=e; return OK; } ③出栈elemtype pop(struct Sqstack &s) {elemtype e; if(= =) return ERROR; e=*--;return e; }④取栈顶元素elemtype gettop(struct Sqstack &s) {elemtype e; if(==) return ERROR; e=* ; return e; } 运算模块1、判断输入字符c是否为操作符：若是，则返回1；否则，返回0 int In(int c) {char p[10]=\ int i=0;while(p[i]!='\\0') {if(p[i]==c) return 1;i++; } return 0; }2、判断运算符的优先级char precede(char top,char c)//该函数为判断当前运算符与前一个运算符的优先级，前一个运算符高于或等于当前运算符的优先级则返回‘>’，前一个运算符小于当前运算符的优先级则返‘'; break; case '+': case '-':if(top=='#'||top=='(')result=''; break; case '*': case '/':if(top=='*'||top=='/'||top=='^') result='>'; elseresult=''; elseresult=''; break;case '(': result='': theta=pop(optr); b=pop(opnd); a=pop(opnd); push(opnd,operate(a,theta,b)); break;// 若当前操作符的优先级低于操作符栈的栈顶元素，则将操作符栈栈顶元素出栈，并将操作数栈的栈顶两个元素出栈，计算两个元素间以操作符栈栈顶元素为运算符的数学运算}//switch }//if}//whilereturn pop(opnd); }主程序模块1、main函数void main(int argc,char *argv) {struct Sqstack opnd; //操作数栈 struct Sqstack optr;//操作符栈initstack(opdn); initstack(optr); elemtype result;printf(\ printf(\算术运算式的求解\printf(\ printf(\请输入算术运算表达式(以'#'结尾):\\n\ printf(\result=evaluate(opnd,optr);printf(\printf(\运算的结果是 :\\n \\n%d\\n\printf(\}四、调试分析 1、测试结果1> 测试数据：3+7*2-1# 测试结果：2> 测试数据：(3+7)*2-1# 测试结果：3> 测试数据： 1/0# 测试结果：2、程序时间复杂度为O；3、设计中出现的问题：在开始的设计中没有注意除数不能为0 ，后来加入if(b==0) {printf(\分母为0,the result is error\\n\ result=0; } elseresult=a/b;break;来判断除数是否为0 4、算法改进：1>输入的操作数和操作码于是字符串类型的，在原设计中实现的操作都是对个位数实现的，实用性不大，故在后来的设计中，通过一个标志flag实现了标志操作数的连续输入的判别，继而实现了多位数的表达式运算2>开始只实现了加、减、乘、除及带小括号的数学运算，考虑到实用性，在后来的设计中引入pow函数，实现了乘方的运算，调整结果如下：3>最初设计的运行界面过于单调，不够友好，改进时加入一些*调整调整结果如下：五、课程设计总结本学期是我第一次接触课程设计，发现了很多学习上的问题，也有很多收获。

编号：学号：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。

算术表达式的求解-数据结构课程设计报告数据结构》课程设计报告书题目：算术表达式的求解系别：计算机科学与应用数据结构课程设计目录一、需求分析1、设计要求：本程序需要实现对算术表达式的求解功能，可以支持基本的四则运算，包括加、减、乘、除，同时还需要支持括号的使用。

2、设计构想：我们将使用栈来实现算术表达式的求解。

具体地，我们将把中缀表达式转换为后缀表达式，然后再利用栈来求解后缀表达式。

二、概要设计1、本程序包含的模块：本程序包含两个模块：中缀表达式转后缀表达式模块和后缀表达式求解模块。

三、详细设计1、定义栈结构我们定义一个栈结构，用来存储算术表达式中的运算符和操作数。

具体地，栈中的每个元素都包含两个属性：元素的值和元素的类型。

元素的值可以是一个数字或一个运算符，元素的类型可以是数字或运算符。

我们使用一个数组来实现栈的结构。

为了方便起见，我们还需要定义一些基本的栈操作，如入栈、出栈、判断栈是否为空等。

2、栈的基本操作栈是一种常见的数据结构，具有后进先出（LIFO）的特点。

栈的基本操作包括初始化栈、入栈、出栈、取栈顶元素和运算模块。

1) 初始化栈初始化栈是指将栈的各项属性设置为初始状态。

通常包括将栈顶指针设为-1，表示栈为空。

2) 入栈入栈是指将元素压入栈顶。

入栈操作需要将栈顶指针加1，并将元素存入栈顶位置。

3) 出栈出栈是指将栈顶元素弹出。

出栈操作需要将栈顶元素取出，并将栈顶指针减1.4) 取栈顶元素取栈顶元素是指获取栈顶元素的值，但不将其弹出。

取栈顶元素操作只需要返回栈顶元素的值即可。

5) 运算模块栈可以用于实现各种运算，例如中缀表达式的转换和计算、括号匹配等。

运算模块需要根据具体需求进行设计和实现。

3、判断运算符的优先级在进行中缀表达式的转换和计算时，需要判断运算符的优先级。

通常采用栈来实现这一功能。

具体实现方法是将运算符入栈，当遇到新的运算符时，将其与栈顶运算符进行比较，如果新运算符的优先级高于栈顶运算符，则将其入栈，否则将栈顶运算符弹出并输出，直到新运算符可以入栈为止。

《数据结构》课程设计报告书题目：算术表达式的求解系别：计算机科学与应用目录一、需求分析 (3)1、设计要求： (3)2、设计构想： (3)二、概要设计 (4)1、本程序包含的模块： (4)三、详细设计 (4)1、定义栈结构 (5)2、栈的基本操作 (5)(1)初始化栈 (5)(2)入栈 (5)(3)出栈 (6)(4)取栈顶元素 (6)(5)运算模块 (6)3、判断运算符的优先级 (7)4、运算函数 (8)(1) 基础运算函数： (8)(2)运算函数 (9)(3)主程序模块 (12)四、调试分析 (12)1、测试结果 (12)2、程序时间复杂度为O（n）； (13)3、设计中出现的问题： (13)4、算法改进： (14)五、课程设计总结 (15)课程设计报告一、需求分析1、设计要求：给定一个算术表达式，通过程序求出最后的结果1>、从键盘输入要求解的算术表达式；2>、采用栈结构进行算术表达式的求解过程；3>、能够判断算术表达式正确与否；4>、对于错误表达式给出提示；5>、对于正确的表达式给出最后的结果；2、设计构想：为了实现算符优先算法使用两个工作栈，一个称作OPTR，以寄存运算符；另一个称作OPND，用以寄存操作数或运算结果。

在操作数和操作符入栈前，通过一个函数来判别，输入的是操作数还是操作符，操作数入OPND，操作符入OPTR。

在输入表达式的最后输入‘#’，设定‘#’的优先级最低，代表表达式输入结束。

在表达式输入过程中，遇操作数则直接入栈，遇到运算符则与栈顶运算符比较优先级,若当前运算符优先级高，则当前运算符入栈,扫描下一符号;否则栈顶运算符出栈,两操作数出栈,进行运算,所得结果入数栈,重新比较当前运算符与新栈顶运算符。

如此重复直到栈顶运算符与当前符号均为‘#’，运算结束。

二、概要设计1、本程序包含的模块：（1）栈模块——实现栈抽象数据类型（2）运算模块——实现数据表达式的运算（3）主程序模块三、详细设计（1）栈模块1、定义栈结构struct Sqstack{int *top;//栈顶元素int *base; //栈底元素int stacksize;//栈的大小};2、栈的基本操作(1)初始化栈int initstack(struct Sqstack &s){s.base=(int *)malloc(stack_size*sizeof(int));if(!s.base)return OVERFLOW;s.top=s.base;s.stacksize=stack_size;return OK;}(2)入栈int push(struct Sqstack &s,int e){if(s.top-s.base>=s.stacksize){s.base=(int*)realloc(s.base,(s.stacksize+stack_increasement)*sizeof(int));if(!(s.base))return OVERFLOW;s.top=s.base+s.stacksize;s.stacksize+=stack_increasement;}* s.top++=e;return OK;}(3)出栈int pop(struct Sqstack &s){int e;if(s.top==s.base)return ERROR;e=*--s.top;return e;}(4)取栈顶元素int gettop(struct Sqstack &s){int e;if(s.top==s.base)return ERROR;e=*(s.top-1);return e;}(5)运算模块1、判断输入字符c是否为操作符：若是，则返回1；否则，返回0int In(int c){char p[10]="+-*/()#^";int i=0;while(p[i]!='\0'){if(p[i]==c)return 1;i++;}return 0;}3、判断运算符的优先级char precede(char top,char c)//该函数为判断当前运算符与前一个运算符的优先级，前一个运算符高于或等于当前运算符的优先级则返回'>'，前一个运算符小于当前运算符的优先级则返'<'，当前一个运算符为'（'当前运算符为'）'时返回'='，用于去除表达式的括号。

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、程序得主要功能三、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就是由操作数(oｐeranｄ）、运算符(operator）与界限符（deｌimiter)组成得。

假设操作数就是正整数，运算符只含加减乘除等四种运算符,界限符有左右括号与表达式起始、结束符“#”，如：＃(7+15）*（2３—２8/４）#。

引入表达式起始、结束符就是为了方便.编程利用“算符优先法”求算术表达式得值.二、程序得主要功能（1）从键盘读入一个合法得算术表达式，输出正确得结果。

(2）显示输入序列与栈得变化过程。

三、程序运行平台Ｖｉsｕaｌ C＋+6、0版本四、数据结构本程序得数据结构为栈。

（1）运算符栈部分：struct SqStaｃk ／/定义栈{char *base； //栈底指针ｃｈａr *toｐ; ／/栈顶指针inｔstacｋsiｚe； //栈得长度};inｔInitSｔack (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) //栈为空得时候返回EＲROR｛ﻩ prｉntf(＂运算符栈为空！＼n")；ﻩ reｔurn ERＲＯR;｝elsee＝*（s、ｔoｐ-1); //栈不为空得时候用ｅ做返回值，返回S得栈顶元素，并返回OK returnＯＫ;｝ｉnt Push(SqStacｋ＆s，cｈａr ｅ） //运算符入栈｛if （s、tｏp—s、baｓe >= ｓ、ｓtacksｉzｅ）ﻩ{ｐriｎtf（＂运算符栈满!＼n"）;ﻩs、basｅ=（cｈaｒ*）reａlloｃ(s、bａｓe，(s、sｔackｓｉze+5)*ｓizeoｆ(cｈar））；//栈满得时候,追加5个存储空间ｉf(！s、basｅ)exｉt （OVERＦＬOW）；s、top=s、ｂａsｅ+s、ｓｔacｋsize;s、ｓtaｃksiｚｅ+=５;}ﻩ＊(s、ｔop）＋＋=e；／/把e入栈ﻩｒeturn OK;}ｉnｔ Pop(SqStaｃk &ｓ，char ＆ｅ） /／运算符出栈｛ｉｆ (s、toｐ==s、base) ／/栈为空栈得时候，返回ERＲOＲ｛ｐrintf（＂运算符栈为空!\n”）;ﻩ return ERROＲ;}else｛ﻩﻩe=＊-—ｓ、tｏp；/／栈不为空得时候用e做返回值，删除S得栈顶元素，并返回ＯK return OK；}}iｎt StackTｒaｖerse（ＳqStacｋ&ｓ)／/运算符栈得遍历｛ﻩchar ＊t；ﻩt=s、ｂａｓｅ；ﻩif (s、top＝=s、baｓe）｛ﻩ printｆ（”运算符栈为空！\ｎ”)； //栈为空栈得时候返回ＥＲRORｒeturn ERＲOＲ;}ｗhile（t！＝s、tｏp)｛ﻩﻩｐrｉｎｔf（" %c",＊t)； //栈不为空得时候依次取出栈内元素t++;ﻩ}ｒeturｎ EＲRＯR；｝（2）数字栈部分：strｕｃt SqSｔackn//定义数栈｛ｉnt *bａse; //栈底指针ｉnt＊tｏp； //栈顶指针ｉnｔ sｔacksｉze； //栈得长度｝;inｔIｎｉtStackｎ (SqSｔackn &s) //建立一个空栈Ｓ{s、base=（int＊）malｌoc（50*sｉzeof(int）);if(！ｓ、ｂase）eｘiｔ（OVEＲFLＯW）；//存储分配失败s、top=s、base；s、stacksizｅ=5０;reｔuｒn OK；｝ｉｎt GｅtToｐn(ＳqＳtａcｋn s,inｔ＆e) //数栈取栈顶元素{if（s、ｔop=＝s、base）{prinｔｆ(＂运算数栈为空!\ｎ＂);//栈为空得时候返回ERRORﻩ rｅturｎ ERROR;}eｌseﻩe＝＊（s、toｐ-1);／/栈不为空得时候，用e作返回值，返回S得栈顶元素，并返回OＫreturｎＯK；｝int Pｕshn（SｑStａckn ＆s，int ｅ) //数栈入栈｛if（s、tｏp—s、ｂasｅ＞＝s、stacksiｚe)｛ﻩﻩprｉｎｔf（"运算数栈满!\ｎ"）；／/栈满得时候,追加5个存储空间ﻩs、base=(int＊）realloc (s、baｓe,(s、stａcksize＋5)＊sｉzｅof（ｉnt));ｉf（!s、base) ｅxit (ＯＶERFLOW)；ﻩs、top=ｓ、bａsｅ＋ｓ、stacｋsize;//插入元素e为新得栈顶元素s、stacksｉｚe+=5；}*（s、top）++=e; /／栈顶指针变化returｎOK;}ｉｎt Popｎ(ＳｑSｔacｋn ＆s，iｎt &e)//数栈出栈｛ﻩif （s、top=＝ｓ、base）｛ﻩ pｒiｎtｆ（"运算符栈为空！\n＂);//栈为空栈得视时候，返回ERRＯＲﻩ retｕrn ERROR；ﻩ｝ｅlse｛ﻩﻩe=＊—-ｓ、tｏp；／/栈不空得时候，则删除S得栈顶元素,用e返回其值，并返回OK ﻩreturｎOK；｝}ｉnt StacｋＴraveｒsｅn（SqStackn &s)/／数栈遍历{ﻩiｎｔ＊t;ﻩｔ=s、basｅ ;ﻩif（s、top==s、basｅ）ﻩ｛pｒinｔf(＂运算数栈为空！\n”）；//栈为空栈得时候返回ERRORﻩ rｅｔｕrn ERＲＯＲ；ﻩ｝ﻩwｈile（t！=ｓ、ｔop)ﻩ{priｎtf(” ％d”，*ｔ); /／栈不为空得时候依次输出t＋＋;｝return ERRＯR；｝五、算法及时间复杂度１、算法:建立两个不同类型得空栈,先把一个‘＃’压入运算符栈。

实验课程名称专业班级学生姓名学号指导教师20 至 20 学年第学期第至周算术表达式求值演示一、概述数据结构课程设计.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.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。

在这次的课程设计中我选择的题目是算术表达式求值演示。

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。

二、系统分析1．以字符列的形式从终端输入语法正确的、不含变量的整数表达式。

利用已知的算符优先关系.实现对算术四则混合运算表达式的求值.并仿照教科书的例子在求值中运算符栈、运算数栈、输入字符和主要操作的变化过程。

2．一般来说.计算机解决一个具体问题时.需要经过几个步骤：首先要从具体问题抽象出一个适当的数学模型.然后设计一个解决此数学模型的算法.最后编出程序.进行测试.调试直至得到想要的答案。

对于算术表达式这个程序.主要利用栈.把运算的先后步骤进行分析并实现简单的运算！为实现算符优先算法.可以使用两个栈.一个用以寄存运算符.另一个用以寄存操作数和运算结果。

3．演示程序是以用户于计算机的对话方式执行.这需要一个模块来完成使用者与计算机语言的转化。

4．程序执行时的命令：本程序为了使用具体.采用菜单式的方式来完成程序的演示.几乎不用输入什么特殊的命令.只需按提示输入表达式即可。

（要注意输入时格式.否者可能会引起一些错误）5. 测试数据。

三、概要设计一个算术表达式中除了括号、界限符外.还包括运算数据和运算符。

由于运算符有优先级别之差.所以一个表达式的运算不可能总是从左至右的循序执行。

每次操作的数据或运算符都是最近输入的.这与栈的特性相吻合.故本课程设计借助栈来实现按运算符的优先级完成表达式的求值计算。

1【实验题目及要求】[问题描述]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。

假设操作数是正实数，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。

[基本要求]（1）从键盘或文件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。

（3）考虑算法的健壮性，当表达式错误时，要给出错误原因的提示。

(4) 实现非整数的处理（可选功能）。

2【源代码（C语言）】#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#define MAXSIZE 20#define OK 1#define ERROR 0#define OVERLOW 0#define YES 1#define NO 0typedefstruct{char * base;char * top;int stacksize; //最大存储量}OPTR; //字符存储栈typedefstruct{float *base;float *top;int stacksize; //最大存储量}OPND; //数值存储栈int InitOptrStack(OPTR *); //字符栈初始化函数int OptrPush(OPTR *, char); //进字符栈操作int OptrPop(OPTR*, char *); //出字符栈操作int OptrEmpty(OPTR ); //判断字符栈是否为空char GetOptrTop(OPTR); //返回字符栈顶元素int InitOpndStack(OPND *); //数值栈初始化函数int OpndPush(OPND *, float); //进数值栈操作int OpndPop(OPND*, float*); //出数值栈操作int OpndEmpty(OPND ); //判断数值栈是否为空int JudgeChar(char); //判断是否为字符float GetFloat(char *); //接收一个数字char Precede(char, char); //判断优先级操作float Caculate(float,float,char);//计算数值{char ch, noMean, ci;float num, number1, number2;OPTR optr;OPND opnd;//system("color 30");InitOptrStack(&optr);InitOpndStack(&opnd);while(1){printf(" 请输入表达式以“#”开始，以“#”结束\n ");do{ch = getchar();}while(ch !='#'); //忽略前面非‘#’字符OptrPush(&optr, ch);ch = getchar();while(ch != '#' || GetOptrTop(optr) != '#'){if(!JudgeChar(ch)){ //如果输入的是数字num = GetFloat( &ch );OpndPush(&opnd, num);else{ //输入的是字符switch(Precede(GetOptrTop(optr),ch)){case'<':OptrPush(&optr,ch); //栈顶优先级低ch = getchar();break;case'=':OptrPop(&optr,&noMean); //左右括号，把左括号出栈ch = getchar ();break;case'>': //栈顶优先级高if(OpndPop(&opnd, &number2) && OpndPop(&opnd,&number1)){OptrPop(&optr, &ci);num = Caculate(number1, number2, ci ); //出栈计算OpndPush(&opnd, num);}else{printf(" 输入过多运算符！\n");system ("PAUSE");exit(0);}break;}//witch}//else}if(opnd.top -opnd.base >= 2){printf(" 俩个括号之间缺少运算符！\n ");system ("PAUSE");exit( 0 );}OpndPop(&opnd,&num); //直接把OPND的栈元素赋值给numprintf(" 运算结果为%.3f\n", num);}system ("PAUSE");}int InitOptrStack(OPTR * OP){OP->base = (char*)malloc((MAXSIZE+1)*sizeof(char));OP->top = OP->base;OP->stacksize = MAXSIZE;return OK;}int OptrPush(OPTR *OP, char ch){*(OP->top) = ch;OP->top++;return OK;}int OptrPop(OPTR *OP, char *ch){if(OP->base == OP->top)return ERROR;else{OP->top--;*ch = *(OP->top);return OK;}}int OptrEmpty(OPTR OP){if(OP.top == OP.base )return YES;elsereturn NO;}char GetOptrTop(OPTR OP){return *(OP.top -1);}int InitOpndStack(OPND * OP){if(!(OP->base = (float*)malloc((MAXSIZE+1)*sizeof(float)))) exit(OVERLOW);OP->top = OP->base;OP->stacksize = MAXSIZE;return OK;}int OpndPush(OPND *OP, float number) {*(OP->top) = number;OP->top++;return OK;}int OpndPop(OPND *OP, float* number) {if(OP->top == OP->base)return ERROR;else{OP->top--;*number = *(OP->top);return OK;}}int OpndEmpty(OPND OP){if(OP.top == OP.base )return YES;elsereturn NO;}int JudgeChar(char ch){if(ch>='0'&&ch<= '9')return NO;elsereturn YES;}float GetFloat(char* ch){int i;float num = 0;for( i = 0; *ch>= '0'&& *ch<= '9'; i++){ num = num*10 + *ch - '0';*ch = getchar();}return num;}char Precede(char a, char b){char ch;switch(a){case'+':case'-': if(b == '*' || b == '/' || b == '(')ch = '<';elsech = '>';break;case'*':case'/': if( b == '(')ch = '<';elsech = '>';break;case'(': if(b == ')')ch = '=';elseif(b == '#'){printf(" 缺少反括号\n");system ("PAUSE");exit(0);}elsech = '<';break;case')': if(b == '('){printf(" 两个括号之间没有符号相连！\n");system("PAUSE");exit(0);}ch = '>';break;case'#': if(b == '#')ch = '=';elseif(b == ')'){printf(" 没有左括号！\n ");system("PAUSE");exit(0);}elsech = '<';break;default: printf(" 输入运算符超出范围! \n ");system ("PAUSE");exit(0);break;}return ch;}float Caculate(float number1, float number2, char ci){float num;switch( ci){case'+': num = number1 + number2; break;case'-': num = number1 - number2; break;case'*': num = number1 * number2; break;case'/': num = number1 / number2; break;}return num;}3【算法思想】根据栈的原理，建立数字栈OPND和运算符号栈OPTR，对读入的字符进行判断，存入不同的栈内，每次读入一个字符就把该字符和运算符栈顶的优先级进行比较，然后选择相应的操作，这是这个程序的核心代码，如下：switch(Precede(GetOptrTop(optr),ch)){case '<':OptrPush(&optr,ch); //栈顶优先级低ch = getchar();break;case '=':OptrPop(&optr,&noMean); //左右括号，把左括号出栈ch = getchar ();break;case '>': //栈顶优先级高if(OpndPop(&opnd, &number2) && OpndPop(&opnd, &number1)){OptrPop(&optr, &ci);num = Caculate(number1, number2, ci ); //出栈计算OpndPush(&opnd, num);}else{printf(" 输入过多运算符！\n");system ("PAUSE");exit(0);}break;}//witch4【实现效果】完全可以实现题目的要求，除了下图的错误提示，本程序还可以提示的错误有：输入过多运算符，缺少反括号，两个括号之间缺少运算符相连，缺少左括号，输入的运算符超出范围等提示。

数据结构实验二——算术表达式求值实验报告算术表达式求值实验报告一、引言算术表达式求值是计算机科学中一个重要的基础问题，它涉及到了数据结构和算法的应用。

本实验旨在通过实现一个算术表达式求值的程序，加深对数据结构中栈的理解和应用，并掌握算术表达式的求值过程。

二、实验目的1. 理解算术表达式的基本概念和求值过程；2. 掌握栈的基本操作和应用；3. 实现一个能够正确求解算术表达式的程序；4. 进一步熟悉编程语言的使用。

三、实验内容1. 设计并实现一个栈的数据结构；2. 实现算术表达式求值的算法；3. 编写测试用例，验证程序的正确性；4. 进行性能测试，分析算法的时间复杂度。

四、实验方法与步骤1. 设计栈的数据结构在本实验中，我们选择使用数组来实现栈的数据结构。

栈的基本操作包括入栈（push）、出栈（pop）、判断栈空（isEmpty）和获取栈顶元素（top）等。

2. 算术表达式求值算法算术表达式求值的一种常用算法是通过后缀表达式进行求值。

具体步骤如下： - 将中缀表达式转换为后缀表达式；- 通过栈来求解后缀表达式；- 返回最终的计算结果。

3. 编写测试用例编写一系列测试用例，包括不同类型的算术表达式，以验证程序的正确性。

例如：- 简单的四则运算表达式：2 + 3 * 4 - 5；- 包含括号的表达式：(2 + 3) * (4 - 5)；- 包含多位数的表达式：12 + 34 * 56；- 包含浮点数的表达式：3.14 + 2.71828。

4. 性能测试和时间复杂度分析针对不同规模的输入数据，进行性能测试，记录程序的运行时间。

同时，分析算法的时间复杂度，验证算法的效率。

五、实验结果与分析我们设计并实现了一个栈的数据结构，并成功地完成了算术表达式求值的程序。

通过对一系列测试用例的验证，我们发现程序能够正确地求解各种类型的算术表达式，并返回正确的计算结果。

在性能测试中，我们对不同规模的输入数据进行了测试，并记录了程序的运行时间。

合肥学院计算机科学与技术系课程设计报告2009～2010学年第二学期课程数据结构与算法课程设计名称算术表达式求值问题学生姓名杨松学号0804012031专业班级08计科(2)指导教师王昆仑张贯虹2010年6月题目：（算术表达式求值问题）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。

要求：（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。

选作内容：操作数类型扩充到实数。

一、问题分析和任务定义要对一个含有加减乘除四则运算的合法的算术表达式进行求值，①首先，应了解算术表达式的四则运算的规则：(1)从左向右计算(2)先乘除，后加减(3)先括号内，后括号外由此可知，比如算术表达式（7+15）*（23-28/4）的计算顺序，即为（7+15）*（23-28/4）=22*（23-28/4）=22*（23-7）=22*16=352②其次，应明确“算符优先法”的内容：算符优先法就是根据上述四则运算规则确定的优先关系来实现对表达式的编译或解释执行的。

一个简单的四则运算表达式由操作数（operand）、运算符（operator）和界限符（delimiter）组成，其中操作数是正整数，运算符只含加、减、乘、除四种，界限符有左右括号和表达式起始、结束符“#”；而且，为了统一算法的描述，将运算符和界限符通称为算符。

算符集OP=｛+，-，*，/，（，），#｝。

根据上述3条运算规则，在具体的运算的每一步中，任意两个相继出现的算符θ1和θ2之间的优先关系只能是如下3中关系之一：θ1<θ2θ1的优先级低于θ2θ1=θ2θ1的优先级等于θ2θ1>θ2θ1的优先级高于θ2下表定义了算符之间的这种优先关系。

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)1 课题描述表达式求值是程序设计语言编译中的一个最基本问题。

表达式求值在计算机中的实现是栈结构在计算机中的一个典型应用。

这里使用“算符优先算法”实现表达式求值。

要把一个表达式翻译成正确求值的一个机器指令序列，或者直接对表达式求值，首先要能够正确解释表达式。

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)错误!未定义书签。

参考文献附录 (8)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。

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：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）#输出结果：194.4无定义运算：12*（3.6/（2^2-4）+1）#输出结果：表达式出错，除数为0，无意义错误输入：12+s#输出结果：eRRoR！二、概要设计拟采用两种类型的展分别对操作数和操作符进行操作。

计算机科学系《数据结构课程设计》报告课题名称：算术表达式求值目录1.问题描述-----------------------------------------------------------32.基本要求-----------------------------------------------------------33.工具/准备工作----------------------------------------------------34.分析与实现--------------------------------------------------------45. 课程设计体会与感悟------------------------------------------161．问题描述从键盘上输入中缀算术表达式，包括括号，计算出表达式的值。

2.基本要求（1）程序能对所输入的表达式做简单的判断，如表达式有错，能给适当提示。

（2）能处理单目运算符：+，-。

3.工具/准备工作在开始项目之前，应回顾复习相关内容。

需要一台计算机装有visual C++。

4.分析与实现对于中缀表达式，一般运算规则如下：（1）先乘方，再乘除，最后加减；（2）同级运算从左算到右；（3）先括号内再括号外；（4）用到的头文件”utility.h”,”lk_stack.h”,”node.h”,”calculator.h”.根据实践经验，可以对运算符设置统一的优先级，从而方便比较。

表中给出了包括加、上面讨论的的+、—为双目运算符，如为单目运算符，编程实现时，可在前面加上0而转化为双目运算符。

如在+、—的前一个字符（如当前字符不是运算符时，规定用0表示）为‘=’或‘（’，则为单目运算符。

具体实现算法时，可设置两个工作栈，一个为操作栈，一个为操作符栈optr，另外一个为操作数栈opnd,算法基本思路如下：（1）将optr栈和opnd栈清空，在optr栈中加入一个‘=‘。