算术表达式求值课程设计报告

合集下载

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：（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。

算术表达式的求解-数据结构课程设计报告

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。

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。

数据结构课程设计- 算术表达式求值

课程设计报告课程名称数据结构课程设计题目算术表达式求值指导教师设计起始日期 4.18~4.25学院计算机学院系别计算机科学与工程学生姓名班级/学号成绩一、需求分析设计一个算术表达式四则运算的程序，要求完成包括加、减、乘、除运算，包含括号的基本整数表达式的运算。

在这里运算数可以1位长度，也可以多位长度。

在运算之后输出的正确运算结果，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。

（1）输入：3*（7-2）（2）输出：数据栈栈顶元素：3,7,2,7,5,3,15结果：15（3）自选数据二、概要设计1、使用栈的数据结构表示数据的存储。

2、设计算法将中缀表达式转换成后缀表达式，用栈的数据结构实现表达式的运算。

3、把中缀表达式转换为后缀表达式算法的基本思路是从头到尾地扫描中缀表达式中的每个字符，对于不同类型的字符按不情况进行处理。

三、详细设计数据结构：字符类型栈/* 定义字符类型栈*/typedef struct{char stackname[20];char *base;char *top;} Stack;算法：将中缀表达式转换为后缀表达式void Change(char* s1, char* s2)// 将字符串s1中的中缀表达式转换为存于字符串s2中的后缀表达式{Stack R; // 定义用于暂存运算符的栈InitStack(R); // 初始化栈Push(R,'#'); // 给栈底放入’#’字符，它具有最低优先级0int i,j;i=0; // 用于指示扫描s1串中字符的位置，初值为0j=0; // 用于指示s2串中待存字符的位置，初值为0char ch=s1[i]; // ch保存s1串中扫描到的字符，初值为第一个字符while( ch!='#'){ // 顺序处理中缀表达式中的每个字符if(ch==' ')// 对于空格字符不做任何处理，顺序读取下一个字符ch=s1[++i];else if(ch=='('){ // 对于左括号，直接进栈Push(R,ch);ch=s1[++i];}else if(ch==')'){ // 对于右括号，使括号内的仍停留在栈中的运算符依次// 出栈并写入到s2中while(Peek(R)!='(')s2[j++]=Pop(R);Pop(R); // 删除栈顶的左括号ch=s1[++i];}else if(ch=='+'||ch=='-'||ch=='*'||ch=='/'){ // 对于四则运算符，使暂存在栈中的不低于ch优先级// 的运算符依次出栈并写入到s2中char w=Peek(R);while(Precedence(w)>=Precedence(ch)){ // Precedence(w)函数返回运算符形参的优先级s2[j++]=w;Pop(R); w=Peek(R); }}四、调试分析调试：在设计过程中出现程序不能运行，发现不能找到结束标识符，因此在设计的时候需要人为动态添加结束标识符‘#’，顺利运行算法时间和空间分析：算法的运行时间主要花在while循环上，它从头到尾扫描后缀表达式中的每一个数据（每个操作数或运算符均为一个数据），若后缀表达式由n个数据组成，则此算法的时间复杂度为O(n)。

算术表达式求值实验报告

算术表达式求值实验报告前言算术表达式求值是计算机科学中比较基础的内容，同时也是很实用的技能，因为有时候我们需要用程序来计算一些复杂的数学运算。

在本次实验中，我们将对算术表达式的求值进行深入研究，并实际编写程序来实现这一功能。

实验原理算术表达式通常由数字、运算符和括号组成，我们需要将其转换为计算机能够直接执行的形式。

常见的算术表达式求值方法有两种：1.中缀表达式求值中缀表达式就是我们平时所熟悉的数学表达式，如2+3*4-5/2。

中缀表达式求值需要遵循一定的运算符优先级和括号的影响，可以通过栈来实现。

首先，我们需要将中缀表达式转换为后缀表达式，即将运算符放在数字后面。

具体的转换方法可以使用栈来实现。

遍历中缀表达式，遇到数字就直接输出，遇到运算符就将其与栈顶运算符进行比较，如果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，直到遇到优先级小于等于栈顶运算符或者栈顶为空时，将运算符入栈。

最后将栈中的运算符依次弹出并输出即可。

转换为后缀表达式之后，我们可以通过再次遍历后缀表达式来求值。

遇到数字将其入栈，遇到运算符则弹出栈顶两个数字进行运算，并将结果入栈。

遍历完毕后，栈中剩下的数字就是最终结果。

2.前缀表达式求值前缀表达式就是将运算符放在数字前面的表达式，如：- + * 3 4 5 6。

前缀表达式求值与后缀表达式求值类似，不同之处在于需要从右至左遍历表达式，并将运算符与栈顶数字进行操作。

实验步骤在本次实验中，我们将通过 Python 语言来实现算术表达式求值功能。

具体步骤如下：1. 输入待求值的算术表达式。

2. 对算术表达式进行转换，得到后缀表达式或前缀表达式。

3. 遍历后缀表达式或前缀表达式，求出最终结果。

4. 输出结果。

实验结果我们在 Python 中编写了求解算术表达式的程序，以下是一些样例输入和输出：1. 输入：2+3*4 输出：142. 输入：(2+3)*4 输出：203. 输入：-+*3456 输出：-9通过多组测试，我们可以发现程序能够正确地求解各种算术表达式，包括包含括号和负数的表达式。

算术表达式的求解-数据结构课程设计报告

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。

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。

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。

数据结构课程设计-表达式求值【完整版】

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。

数据结构课程设计报告-中缀算术表达式求值

课程设计报告课程名称数据结构课题名称中缀算术表达式求值专业通信工程班级通信0902学号姓名指导教师2011 年07 月01 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称数据结构课题中缀算术表达式求值专业班级通信工程0902学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2011 年06 月27日任务完成日期2011 年07 月01日设计要求：1. 课程设计报告规范（1）需求分析a.程序的功能。

b.输入输出的要求。

（2）概要设计a.程序由哪些模块组成以及模块之间的层次结构、各模块的调用关系；每个模块的功能。

b.课题涉及的数据结构和数据库结构；即要存储什么数据，这些数据是什么样的结构，它们之间有什么关系等。

（3）详细设计a.采用C语言定义相关的数据类型。

b．写出各模块的类C码算法。

c.画出各函数的调用关系图、主要函数的流程图。

（4）调试分析以及设计体会a.测试数据：准备典型的测试数据和测试方案，包括正确的输入及输出结果和含有错误的输入及输出结果。

b.程序调试中遇到的问题以及解决问题的方法。

c.课程设计过程经验教训、心得体会。

（5）使用说明用户使用手册：说明如何使用你编写的程序，详细列出每一步的操作步骤。

（6）书写格式a.设计报告要求用A4纸打印成册：b.一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。

（7）附录源程序清单（带注释）2. 考核方式指导老师负责验收程序的运行结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。

具体考核标准包含以下几个部分：（1）平时出勤（占10%）（2）系统需求分析、功能设计、数据结构设计及程序总体结构合理与否（占10%）（3）程序能否完整、准确地运行，个人能否独立、熟练地调试程序（占40%）（4）设计报告（占30%）注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。

数据结构实验二——算术表达式求值实验报告

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。

算术表达式求值实验报告

算术表达式求值实验报告1. 背景算术表达式求值是计算机科学中的基本问题之一，涉及到对数学表达式的解析和计算。

在计算机编程中，经常需要对用户输入的数学表达式进行求值，以得到正确的计算结果。

因此，研究如何高效地求解算术表达式是非常重要的。

在本次实验中，我们将探索不同方法来求解算术表达式，并比较它们的性能和准确性。

我们将使用Python语言作为实现工具，并通过编写代码来实现不同方法。

2. 分析2.1 表达式解析在进行表达式求值之前，我们首先需要对输入的数学表达式进行解析。

解析过程主要包括以下几个步骤：1.去除空格：将输入的字符串中的空格字符去除。

2.分词：将字符串按照运算符和操作数进行分割，得到一个由标记组成的列表。

3.构建语法树：根据分词结果构建一个语法树，用于表示数学表达式的结构。

4.求值：通过遍历语法树并执行相应操作，最终得到表达式的值。

2.2 求值方法在本次实验中，我们将尝试以下两种不同的求值方法：1.递归求值：通过递归地遍历语法树来求解表达式。

递归求值的优点是简单易懂，但可能存在性能问题。

2.栈求值：使用栈数据结构来辅助求解表达式。

栈可以有效地处理运算符的优先级和括号的匹配问题。

2.3 性能评估为了评估不同方法的性能，我们将使用一组测试用例来对其进行比较。

测试用例包括不同长度和复杂度的数学表达式，以及各种运算符和括号的组合。

我们将使用Python内置的time模块来测量每种方法的执行时间，并比较它们之间的差异。

此外，我们还将检查每种方法是否能正确地计算出表达式的结果。

3. 实验结果3.1 表达式解析在实现表达式解析过程时，我们首先去除输入字符串中的空格，并将其转换为一个字符列表。

然后，我们使用递归下降法来构建语法树。

具体而言，我们定义了以下几个函数：1.parse_expression(tokens)：该函数接受一个标记列表作为参数，并返回一个表示整个表达式的语法树。

2.parse_term(tokens)：该函数接受一个标记列表作为参数，并返回一个表示项的语法树。

表达式求值课程设计报告

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。

算术表达式求值数据结构实验报告

算法的正确性和效率分析
正确性
所有实现的数据结构都正确地实现了算术表达式求值的功能，没有出现计算错误的情况。
效率
在处理大量数据时，使用堆栈（Stack）和队列（Queue）的数据结构表现最佳。堆栈在处理后缀表达式时效率最高，而队列在处理中缀表达式时效率最高。
数据结构优化的效果评估
使用哈希表（Hash Table）
展望未来，希望能够进一步研究算术表达式求值算法的优化和改进，提高计算效率和精度。
THANKS
感谢观看
05
列表（List）
数组（Array）元组（Tuple）集合（Set）
字典（ Dictiona…
由于列表在Python中是动态数组，其性能在处理大量数据时相对较差。在算术表达式求值中，列表的平均执行时间最长。
使用NumPy库的数组结构，其性能在处理大量数据时优于列表。但在算术表达式求值中，其性能仍然不如其他数据结构。
03
了解如何使用栈数据结构实现括号匹配和回退机制。
掌握数据结构在算术表达式求值中的应用
01 熟悉使用数组、链表等基本数据结构存储和操作算术表达式。
02 掌握如何使用树形数据结构表示算术表达式，如二叉树或表达式树。
03 了解动态规划在优化算术表达式求值中的运用。
提高编程能力和解决问题的能力
01
在处理重复元素时，使用哈希表可以显著提高数据结构的效率。在算术表达式求值中，哈希表的使用可以减少重复计算和查找的时间。
预处理输入数据
对输入的算术表达式进行预处理，如括号消除、指数化等，也可以提高数据结构的效率。预处理可以减少运算的复杂度和时间。
05
实验总结
本次实验的收获和体会

数据结构表达式求值实验报告

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。

表达式求值的课程设计

表达式求值的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握算术表达式的组成要素，包括运算符、变量和常量。

2. 学会运用算术运算规则，正确进行表达式的求值。

3. 掌握基本的算术优先级原则，并能运用到复杂的表达式求值中。

技能目标：1. 能够根据给定的算术表达式，准确地识别各组成元素及其作用。

2. 能够运用所学知识，完成简单到复杂算术表达式的求值，包括整数和小数的混合运算。

3. 能够分析并解决求值过程中出现的问题，提高逻辑思维和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对数学表达式的兴趣，激发学习数学的热情。

2. 培养学生细心、耐心和严谨的学习态度，对待每个求值步骤都能认真负责。

3. 培养学生的合作意识，通过小组讨论和交流，共同解决问题，提高团队协作能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，将目标分解为具体学习成果：1. 通过课堂讲解和实例分析，确保学生理解算术表达式的组成和求值规则。

2. 通过课堂练习和课后作业，让学生掌握不同类型的算术表达式的求值方法。

3. 通过小组讨论和问题解答，培养学生主动思考、合作解决问题的能力。

4. 结合实际情境，设计有趣的教学活动，提高学生对数学学科的兴趣和热情。

本节教学内容围绕算术表达式的求值，依据课程目标进行选择和组织。

主要包括以下几部分：1. 算术表达式的组成：介绍表达式中的运算符、变量和常量的概念，让学生了解各元素在表达式中的作用。

2. 算术运算规则：讲解加、减、乘、除等基本运算的法则，以及运算的优先级原则。

3. 表达式求值方法：教授从左到右的求值顺序，以及括号改变运算优先级的方法。

4. 混合运算表达式求值：涵盖整数、小数和分数的混合运算，使学生掌握不同类型数据的运算规则。

5. 复杂表达式求值：引导学生运用所学知识解决包含多个运算符和括号的复杂表达式的求值问题。

教学内容安排和进度：第一课时：算术表达式的组成、基本运算规则及优先级原则。

第二课时：简单表达式的求值方法，以及混合运算表达式的求值。

表达式求值课程设计

表达式求值课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握表达式求值的基本概念和方法。

2. 学生能运用算术运算规则，正确进行整式和分式的求值。

3. 学生了解代数式中字母所表示的含义，能进行简单的代数式求值。

技能目标：1. 学生能运用所学知识解决实际问题，构建并简化表达式。

2. 学生通过练习，提高逻辑思维能力和解决问题的能力。

3. 学生学会使用计算器或其他工具进行表达式求值，提高计算速度和准确性。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对数学的兴趣，认识到数学在生活中的重要性。

2. 学生在合作学习中培养团队精神和沟通能力，学会尊重他人意见。

3. 学生在解决问题过程中，培养勇于尝试、克服困难的信心和毅力。

课程性质：本课程为初中数学表达式求值部分，强调理论与实践相结合，注重培养学生的计算能力和逻辑思维能力。

学生特点：学生处于初中阶段，具有一定的数学基础和逻辑思维能力，但个别学生可能对数学存在恐惧心理，需要鼓励和引导。

教学要求：结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动参与课堂，通过实例讲解、练习巩固、拓展提高等环节，帮助学生掌握表达式求值的方法和技巧。

同时，关注学生的情感态度，激发学生的学习兴趣，培养良好的学习习惯。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 表达式求值的基本概念：通过课本第二章第三节的内容，讲解表达式求值的定义和意义，使学生理解表达式求值在数学中的应用。

- 整式求值：介绍整式的组成，以及如何代入数值进行求值。

- 分式求值：讲解分式的性质，以及如何代入数值计算分式的值。

2. 算术运算规则的应用：结合课本第二章第四节，复习加减乘除等基本运算规则，并应用于表达式求值。

- 运算顺序：强调运算顺序对求值结果的影响，介绍括号的使用。

3. 代数式求值：利用课本第二章第五节，引导学生理解代数式中字母的含义，并进行简单的代数式求值。

- 代数式的代入：学会将字母代表的数值代入代数式中进行求值。

C语言_算数表达式求值_课程设计报告

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。
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。
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;
p->c='+';