数据结构与算法设计实验

《数据结构与算法设计》实验报告——实验二学院：自动化学院班级：学号：：一、实验目的按照四则运算加、减、乘、除、幂（^）和括号的优先关系和惯例，编写计算器程序。

二、实验容简单计算器。

请按照四则运算加、减、乘、除、幂（^）和括号的优先关系和惯例，编写计算器程序。

要求：①从键盘输入一个完整的表达式，以回车作为表达式输入结束的标志。

②输入表达式中的数值均为大于等于零的整数。

中间的计算过程如果出现小数也只取整。

例如，输入：4+2*5= 输出：14输入：(4+2)*(2-10)= 输出：-48三、程序设计概要设计1、宏定义#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 02、基本函数：（1）void InitStack_char(SqStack *S) //char型栈初始化（2）void InitStack_int(sqStack *S) //int型栈初始化（3）void Push_char(SqStack *S,char ch) //char型元素进栈（4）void Push_int(sqStack *S,int num) //int型元素进栈（5）char GetTop_char(SqStack *S) //取char型栈顶元素（6）int GetTop_int(sqStack *S) //取int型栈顶元素（7）Status In(char c) //判断是否为运算符，若是运算符则返回，否则返回（8）char Precede(char a,char b) //判断两运算符的先后次序（9）Status Pop_char(SqStack *S,char &x) //char型栈出栈（10）Status Pop_int(sqStack *S,int &x) //int型栈出栈（11）int Operate(int a,char theta,int b) //计算a和b运算结果3、流程图详细设计数据类型typedef struct node //构造char型栈{char ch;struct node *next;}node;typedef struct{struct node *base;struct node *top;}SqStack;typedef struct lnode //构造int型栈{int num;struct lnode *next;}lnode;typedef struct{struct lnode *base;struct lnode *top;}sqStack;操作部分void InitStack_char(SqStack *S){S->base = (node *)malloc(sizeof(node));S->base->next=NULL;S->top = S->base;} //char型栈初始化void InitStack_int(sqStack *S){S->base = (lnode *)malloc(sizeof(lnode));S->base->next=NULL;S->top = S->base;} //int型栈初始化void Push_char(SqStack *S,char ch){node *p;p=(node*)malloc(sizeof(node));p->ch=ch;p->next=S->top;S->top=p;} //char型元素进栈Status Push_int(sqStack *S,int num){lnode *p;p=(lnode*)malloc(sizeof(lnode));p->num=num;p->next=S->top;S->top=p;return OK;} //int型元素进栈char GetTop_char(SqStack *S){return (S->top->ch);} //取char型栈顶元素int GetTop_int(sqStack *S){return (S->top->num);} //取int型栈顶元素Status Pop_char(SqStack *S,char &x){if(S->base == S->top)return ERROR;node *p;p=S->top;x=p->ch;S->top=p->next;free(p);return OK;} //char型栈出栈Status Pop_int(sqStack *S,int &x){if(S->base == S->top)return ERROR;lnode *p;p=S->top;x=p->num;S->top=p->next;free(p);return OK;} //int型栈出栈计算功能int Operate(int a,char theta,int b){int i,z = 1;switch(theta){case '+':z = (a + b);break;case '-':z = (a - b);break;case '*':z = (a * b);break;case '/':z = (a / b);break;case '^':for(i = 1;i<=b;i++)z = z*a;break;}return (z);} //计算a和b运算结果Status In(char c){if(c=='+'||c=='-'||c=='*'||c=='/'||c=='('||c==')'||c=='='||c=='^') return OK;elsereturn ERROR;} //判断是否为运算符char Precede(char a,char b){if(a=='+'||a=='-'){if(b=='+'||b=='-'||b==')'||b=='=')return '>';elsereturn '<';}if(a=='*'||a=='/'){if(b=='('||b=='^')return '<';elsereturn '>';}if(a=='('){if(b==')')return '=';elsereturn '<';}if(a==')'){if(b!='(')return '>';}if(a=='#'){if(b=='=')return '=';elsereturn '<';}if(a=='^')return ('>');} //判断两运算符的先后次序主函数int main() //主函数{char c,x,theta;int a,b,c1; //定义变量SqStack OPTR; //定义字符栈sqStack OPNR; //定义整型栈InitStack_char(&OPTR); //初始化InitStack_int(&OPNR); //初始化Push_char(&OPTR,'#'); //将字符型栈底设为#c = getchar(); //从键盘输入得到字符while(c!='='||GetTop_char(&OPTR)!='#') //判定是否执行循环if(!In(c)){c1 = 0;while(!In(c)){c1 = c1*10+c-'0';c = getchar();}Push_int(&OPNR,c1);} //当扫描字符不是运算符时，转化为整型数存入栈中else{switch(Precede(GetTop_char(&OPTR),c)) //判定运算符的优先关系{case '<':Push_char(&OPTR,c);c = getchar();break; //当前运算符优先级高，存入char栈case '=':Pop_char(&OPTR,c);c = getchar();break; //运算符次序相等，存入char栈case '>': //当前运算符优先级低Pop_char(&OPTR,theta);Pop_int(&OPNR,b);Pop_int(&OPNR,a);Push_int(&OPNR, Operate(a,theta,b));//计算运算结果，并存入int栈break; //继续循环}}printf("%d\n",GetTop_int(&OPNR)); //计算完成，取出int栈顶元素，并输出return 0;}四、程序调试分析编写程序的过程中遇到了很多的问题，最突出的两个问题就是整数和两位数的运算处理，一开始修改了主函数部分之后，原来可以执行一位数运算的程序出现了error，由于没有及时保存，并且之前的代码无法恢复，只得重新编写一次。

第二次编写理清思路之后，在课本和网上资料的辅助下，终于成功的编出了程序并且可以完美执行。

经验告诉了我在编程的时候一定要注意经常进行调试，只有学会调试才能处理好大程序的编写，否则极其容易出错。

五、用户使用说明1.运行程序，2.将整个表达式从键盘键入，以“=”结束，回车可得到结果。

六、程序运行结果（1）输入：（11+3）*5= 输出：70（2）输入：(31-13)/(9-3)= 输出：6七、程序清单#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define OK 1#define ERROR 0typedef int Status;typedef struct node //构造char型栈{char ch;struct node *next;}node;typedef struct{struct node *base;struct node *top;}SqStack;typedef struct lnode //构造int型栈{int num;struct lnode *next;}lnode;typedef struct{struct lnode *base;struct lnode *top;}sqStack;void InitStack_char(SqStack *S){S->base = (node *)malloc(sizeof(node));S->base->next=NULL;S->top = S->base;} //char型栈初始化void InitStack_int(sqStack *S){S->base = (lnode *)malloc(sizeof(lnode));S->base->next=NULL;S->top = S->base;} //int型栈初始化void Push_char(SqStack *S,char ch){node *p;p=(node*)malloc(sizeof(node));p->ch=ch;p->next=S->top;S->top=p;} //char型元素进栈Status Push_int(sqStack *S,int num){lnode *p;p=(lnode*)malloc(sizeof(lnode));p->num=num;p->next=S->top;S->top=p;return OK;} //int型元素进栈char GetTop_char(SqStack *S){return (S->top->ch);} //取char型栈顶元素int GetTop_int(sqStack *S){return (S->top->num);} //取int型栈顶元素Status Pop_char(SqStack *S,char &x){if(S->base == S->top)return ERROR;node *p;p=S->top;x=p->ch;S->top=p->next;free(p);return OK;} //char型栈出栈Status Pop_int(sqStack *S,int &x){if(S->base == S->top)return ERROR;lnode *p;p=S->top;x=p->num;S->top=p->next;free(p);return OK;} //int型栈出栈int Operate(int a,char theta,int b){int i,z = 1;switch(theta){case '+':z = (a + b);break;case '-':z = (a - b);break;case '*':z = (a * b);break;case '/':z = (a / b);break;case '^':for(i = 1;i<=b;i++)z = z*a;break;}return (z);} //计算a和b运算结果Status In(char c){if(c=='+'||c=='-'||c=='*'||c=='/'||c=='('||c==')'||c=='='||c=='^') return OK;elsereturn ERROR;} //判断是否为运算符char Precede(char a,char b){if(a=='+'||a=='-'){if(b=='+'||b=='-'||b==')'||b=='=')return '>';elsereturn '<';}if(a=='*'||a=='/'){if(b=='('||b=='^')return '<';elsereturn '>';}if(a=='('){if(b==')')return '=';elsereturn '<';}if(a==')'){if(b!='(')return '>';}if(a=='#'){if(b=='=')return '=';elsereturn '<';}if(a=='^')return ('>');} //判断两运算符的先后次序int main() //主函数{char c,x,theta;int a,b,c1; //定义变量SqStack OPTR; //定义字符栈sqStack OPNR; //定义整型栈InitStack_char(&OPTR); //初始化InitStack_int(&OPNR); //初始化Push_char(&OPTR,'#'); //将字符型栈底设为#c = getchar(); //从键盘输入得到字符while(c!='='||GetTop_char(&OPTR)!='#') //判定是否执行循环{if(!In(c)){c1 = 0;while(!In(c)){c1 = c1*10+c-'0';c = getchar();}Push_int(&OPNR,c1);} //当扫描字符不是运算符时，转化为整型数存入栈中else{switch(Precede(GetTop_char(&OPTR),c)) //判定运算符的优先关系{case '<':Push_char(&OPTR,c);c = getchar();break; //当前运算符优先级高，存入char栈case '=':Pop_char(&OPTR,c);c = getchar();break; //运算符次序相等，存入char栈case '>': //当前运算符优先级低Pop_char(&OPTR,theta);Pop_int(&OPNR,b);Pop_int(&OPNR,a);Push_int(&OPNR, Operate(a,theta,b));//计算运算结果，并存入int栈break; //继续循环}}}printf("%d\n",GetTop_int(&OPNR)); //计算完成，取出int栈顶元素，并输出return 0;}。