(精选)云南大学软件学院数据结构实验3

实验难度： A □ B □ C □序号学号姓名成绩指导教师（签名）学期：2017秋季学期任课教师:实验题目:组员及组长:承担工作：联系电话:电子邮件:完成提交时间：年月日一、【实验构思（Conceive）】(10%)（本部分应包括：描述实验实现的基本思路，包括所用到的离散数学、工程数学、程序设计等相关知识，对问题进行概要性地分析）魔王语言的解释规则：大写字母表示魔王语言的词汇，小写字母表示人的词汇语言,魔王语言中可以包含括号，魔王语言的产生式规则在程序中给定，当接收用户输入的合法的魔王语言时，通过调用魔王语言翻译函数来实现翻译。

在 A 的基础上，（根据产生式）自定义规则，将一段魔王的话翻译为有意义的人类语言（中文）：输入wasjg,则魔王语言解释为“我爱数据结构”。

运用了离散数学的一些基本知识及程序设计知识。

二、【实验设计(Design)】(20%)（本部分应包括：抽象数据类型的定义和基本操作说明，程序包含的模块以及各模块间的调用关系，关键算法伪码描述及程序流程图等，如有界面则需包括界面设计，功能说明等）//---------------抽象数据类型的定义------------------//#define STACK_INIT_SIZE 50#define STACKINCREMENT 10#define OVERLOW -2#define ERROR -1typedef struct {char *base; //顺序栈的栈底指针int top; //顺序栈的栈顶int size; //栈元素空间的大小}SqStack; //结构体类型顺序栈typedef struct {char *base;int front;int rear;}SqQueue; //结构体类型队列//---------------各个模块功能的描述------------------//void Init_SqStack(SqStack &s) //初始化顺序桟void Push_SqStack(SqStack &s, char c) //压入数据int Pop_SqStack(SqStack &s, char &e) //出桟char GetTop_SqStack(SqStack s)//或得栈顶int IsEmpty_SqStack(SqStack s)//判断是否空栈void Init_SqQueue(SqQueue &q)//初始化void En_SqQueue(SqQueue &q, char c)//进队列int De_SqQueue(SqQueue &q, char &e) //出队列void Translate(char c) //打印字符void Reverse(char str[],char strtmp[])//将字符串反向int Execute(char ch[], SqStack &s, SqQueue &q)//魔王语言操作调用关系：三、【实现（Implement）】(30%)（本部分应包括：抽象数据类型各操作的具体实现代码、关键操作的具体算法实现、函数实现，主程序实现等，并给出关键算法的时间复杂度分析。

如有界面则需包括界面的关键实现方法等。

）主程序模块：int main(){char ch[100];char ch1[100];char ch2[100];char e;//********************************************************英文解密printf("请输入魔王语言：");gets(ch);SqStack s;SqQueue q;Init_SqStack(s);Init_SqQueue(q);if(Execute(ch,s,q) == 1){while(De_SqQueue(q,e) == 1){Translate(e);}}elseprintf("输入的括号不匹配!"); //左括号比右括号多，不匹配//********************************************************中文解密printf("\n");printf("请输入魔王语言：");gets(ch1);Init_SqStack(s);Init_SqQueue(q);Reverse(ch1,ch2);{for(int i=0;ch2[i]!='\0';i++)Push_SqStack(s,ch2[i]);while(Pop_SqStack(s,e) == 1){switch(e){case'w':printf("我");break;case'a':printf("爱");break;case's':printf("数据");break;case'j':printf("结");break;case'g':printf("构");break;}}}return 0;}其他函数实现代码见七、【代码】部分。

时间复杂复分析：o(n)。

四、【测试结果（Testing）】(10%)（本部分应包括：对实验的测试结果，应具体列出每次测试所输入的数据以及输出的数据，并对测试结果进行分析，可附截图）输入的魔王语言为：B(ehnxgz)B翻译的结果为： tsaedsaeezegexenehetsaedsae错误模式：括号匹配错误提示。

输入的魔王语言为：wasjg翻译为汉语的结果为：我爱数据结构结论：此程序能够按照给定的翻译规则解释魔王语言。

五、【实验总结】(10%)（本部分应包括：自己在实验中完成的任务，及存在的问题，所完成实验过程中的具体经验总结、心得）问题关键：1.栈的初始化，入栈出栈操作，栈为空的判断条件，队列的初始化，入队和出队操作，队列为空的判断。

以及队列中最后一个元素被删除后尾指针的修改。

2.主函数的操作。

由于队列和栈的操作始终为同一个，所以在主函数中，采用指针函数的调用，确保操作在同一个队列和栈上。

3.一些细节处理，比如数组操作等。

4.另在查阅资料时候发现：将魔王语言作为一个字符串读入进来，首先检查括号是否匹配，如果不匹配就无法解释。

如果匹配，然后将字符串从尾到头依次压入栈S 中，将栈S中的内容依次弹出压入栈S2中，直至遇到右括号，将其压入栈S1中，并将栈S2弹出依次压入栈S1中，直至遇到左括号压入栈S1中，这样栈S1中存放的内容就是匹配的第一个内重括号，将栈S1栈顶元素左括号弹出，将左括号下面的那个元素保存在e1变量中，然后将其他元素弹出依次压入栈S3中，在将e1与栈S3中依次弹出的元素压入栈S2中，重复这个过程，直至将魔王语言中所有的括号都处理完为止，所以这个思路可以处理多重括号嵌套的问题。

六、思考题或【项目运作描述（Operate）】(10%)（注：选择C难度的才需要填写“项目运作描述”，其他难度的只需完成思考题）（项目运作描述应包括：项目的成本效益分析，应用效果等的分析。

）1.栈：特点就是一个先进后出的结构。

主要用途：函数调用和返回，数字转字符，表达式求值，走迷宫等等。

在CPU内部栈主要是用来进行子程序调用和返回，中断时数据保存和返回。

在编程语言中：主要用来进行函数的调用和返回。

可以说在计算机中，只要数据的保存满足先进后出的原理，都优先考虑使用栈，所以栈是计算机中不可缺的机制。

队列：特点就是一个先进先出的结构。

只要满足数据的先进先出原理就可以使用队列。

2. 可以采用顺序存储结构和链式存储结构，因为他们都是线性表，就像一排站在一条线上的人，位置关系是一个挨一个的，这样的顺序不会改变，而改变点都在头或者尾，仍然保持形态不变的。

七、【代码】(10%)（本部分应包括：完整的代码及充分的注释。

注意纸质的实验报告无需包括此部分。

格式统一为，字体: Georgia , 行距: 固定行距12，字号: 小五）#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#define STACK_INIT_SIZE 50#define STACKINCREMENT 10#define OVERLOW -2#define ERROR -1typedef struct {char *base;int top;int size;}SqStack;typedef struct {char *base;int front;int rear;}SqQueue;void Init_SqStack(SqStack &s) //初始化顺序桟{s.base = (char *)malloc(sizeof(char) * STACK_INIT_SIZE);if(!s.base) exit(OVERLOW);s.top = 0;s.size = STACK_INIT_SIZE;}void Push_SqStack(SqStack &s, char c) //压入数据{if(s.top >= s.size){s.base = (char *)realloc(s.base,(sizeof(char) * (s.size + STACKINCREMENT))); s.size += STACKINCREMENT;}s.base[s.top] = c;s.top ++;}int Pop_SqStack(SqStack &s, char &e) //出桟{if(s.top == 0)return 0;s.top --;e = s.base[s.top];return 1;}char GetTop_SqStack(SqStack s){return s.base[s.top - 1];}int IsEmpty_SqStack(SqStack s){if(s.top == 0)return 1;elsereturn 0;}void Init_SqQueue(SqQueue &q)//初始化{q.base = (char *)malloc(sizeof(char) * STACK_INIT_SIZE);if(!q.base)exit(OVERLOW);q.front = 0;q.rear = 0;}void En_SqQueue(SqQueue &q, char c)//进队列{if((q.rear + 1) % STACK_INIT_SIZE == q.front) exit(ERROR);q.base[q.rear] = c;q.rear = (q.rear + 1) % STACK_INIT_SIZE;}int De_SqQueue(SqQueue &q, char &e) //出队列{if(q.front == q.rear)return 0;e = q.base[q.front];q.front = (q.front + 1) % STACK_INIT_SIZE;return 1;}void Translate(char c) //打印字符{printf("%c",c);}void Reverse(char str[],char strtmp[])//将字符串反向{int len = strlen(str);int i,t=0;for(i=len - 1;i>=0;i--)strtmp[t++] = str[i];strtmp[t] = '\0';}int Execute(char ch[], SqStack &s, SqQueue &q){SqStack ss;Init_SqStack(ss);char ch1[100];char ch2[100];char ch3[100];char c1,e,c;int flag=0,t = 0,i=0,len;Reverse(ch,ch1); //将输入进来的ch 反向for(i=0;ch1[i]!='\0';i++)Push_SqStack(s,ch1[i]);while(Pop_SqStack(s,e) == 1){if(flag != 0 && e != ')') //此处是为了将找到第一个左括号之后的字符全部进入括号操作桟ss 中 {Push_SqStack(ss,e);if(GetTop_SqStack(ss) == '(') //遇到左括号 '(' flag加1{flag ++;}continue;}if(e == 'B') //如果是字符'B'就进桟{Push_SqStack(s,'A');Push_SqStack(s,'d');Push_SqStack(s,'A');Push_SqStack(s,'t');}else if(e == 'A') //如果是字符'A'就相对应的字符进队列{En_SqQueue(q,'s');En_SqQueue(q,'a');En_SqQueue(q,'e');}else if(e == '('){Push_SqStack(ss,e);flag ++; //flag每加一次，都有一个左括号,用flag来表示左括号的数量}else if(e == ')'){if(flag == 0){printf("输入的括号不匹配!\n"); //左括号和右括号不匹配，右括号比左括号多exit(-1);}t=0;while(GetTop_SqStack(ss) != '('){Pop_SqStack(ss,c);ch2[t++] = c;}Pop_SqStack(ss,c); //弹出左括号 '('flag --; //每弹出一个左括号就flag减少 1ch2[t] = '\0';len = strlen(ch2);if(len == 0) //此处是处理空括号的情况continue;c1 =ch2[len - 1];t = 0;for(i=0;i<len - 1;i++) //此步是对括号中的操作{ch3[t++] = c1;ch3[t++] =ch2[i];}ch3[t++] = c1; //对第一个字符的操作(在最后一个字符处加上第一个字符:上一步的操作时只操作到最后第二个字符)ch3[t] = '\0';if(IsEmpty_SqStack(ss) == 1) //如果操作括号的ss桟里面为空，则说明处理过程结束， ch3字符串现在是标准处理好的字符串，将ch3字符串倒着进入原来的桟s{Reverse(ch3,ch2);for(i=0;ch2[i]!='\0';i++){Push_SqStack(s,ch2[i]); //进入之前操作的桟}}else //如果括号操作桟ss 不空，则将操作好的一个括号中的字符压入字符操作桟ss 等待下一个右括号字符 ')'的输入{for(i=0;ch3[i]!='\0';i++){Push_SqStack(ss,ch3[i]);}}}elseEn_SqQueue(q,e);}if(flag != 0)return 0;elsereturn 1;}int main(){char ch[100];char ch1[100];char ch2[100];char e;printf("请输入魔王语言：");gets(ch);SqStack s;SqQueue q;Init_SqStack(s);Init_SqQueue(q);if(Execute(ch,s,q) == 1){while(De_SqQueue(q,e) == 1){Translate(e);}}elseprintf("输入的括号不匹配!"); //左括号比右括号多，不匹配//********************************************************中文解密printf("\n");printf("请输入魔王语言：");gets(ch1);Init_SqStack(s);Init_SqQueue(q);Reverse(ch1,ch2);{for(int i=0;ch2[i]!='\0';i++)Push_SqStack(s,ch2[i]);while(Pop_SqStack(s,e) == 1){switch(e){case'w':printf("我");break;case'a':printf("爱");break;case's':printf("数据");break;case'j':printf("结");break;case'g':printf("构");break;}}}return 0;}（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。