C语言课程设计--输入一个表达式,输出其结果

课程设计报告

课程名称C语言程序设计

课题名称输入一个表达式，输出其结果

专业通信工程

班级通信1101

学号27

姓名皮锋

指导教师罗雅博彭祯曹燚

2012年6月29 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称C语言程序设计

课题输入一个表达式，输出其结果

专业班级通信1101

学生姓名皮锋

学号27

指导老师罗雅博彭祯曹燚

审批

任务书下达日期2012 年6 月15 日

任务完成日期2012 年6 月29日

一、设计思想

两种算法首先都要建立两个栈，一个是存放操作数的数栈OdStack，一个是存放运算符的符栈OpStack。数栈采用double型的用来存放浮点数，符栈采用char型的用来存放运算符，由于考虑到运算符有优先级的问题，所以事先做了一个Type用来存储运算符的优先级。栈建立好了之后做栈的相关操作，初始化栈，入栈，出栈，看栈顶。其中入栈要判满，出栈和看栈顶要判空。

中缀转后缀再计算的算法。

此算法的基本思路是先将中缀表达式转换成后缀表达式，之后再利用后缀表达式的算法对表达式进行计算。

首先，用一个char数组将中缀表达式读入，对数组中的每一个元素进行处理，区分哪些是数，哪些是运算符。如果是数元素（或小数点元素），则依次存入用来存储后缀表达式的char数组，直到一个整合数存完之后用空格将其与后面的元素分开。如果是运算符元素，则根据当前运算符的优先级和栈里面的运算符的优先级进行处理。如果栈内元素的优先级小于当前元素的优先级或者栈内为空，则将当前运算符入栈；如果栈内元素的优先级大于等于当前元素的，则依次将出栈元素存入后缀表达式，并用空格将其与后面的元素分开，直到栈内元素的优先级小或者栈内为空。对于左括号来说，无条件进栈，并只在有右括号出现的时候才有可能出栈。对于右括号来说，无条件让栈内元素出栈，直到左括号出栈。依次将每个元素进行处理直到中缀表达式索引完毕。至此，已经实现了将中缀表达式转换成了后缀表达式，在数组的最后加上结束符以便下一步的调用。

第二步，读出后缀表达式并进行计算。如果索引到空格则将索引标志后推1位。之后要先对char型的数字元素进行整合，从后缀表达式中依次取出数字元素（连同小数点）存入一个新的char型数组，直到一整个数取完后通过atof函数将char型转换成浮点型存入数栈，并将新数组初始化用来存储下一个数。如果是索引到运算符，则在数栈中出栈两个数字与当前运算符进行运算，先出栈的数字放在运算符后面，后出栈的数字放在运算符的前面，将运算以后的结果再次存入数栈。依次进行计算直到后缀表达式索引完毕。此时对栈内剩余元素进行操作。每在符栈出栈一个运算符，就从数栈出栈两个数进行计算，算法同上，将运算以后的结果再次存入数栈。循环操作直到符栈栈空，此时数栈出栈元素即为最后结果。

二、算法流程图

中缀转后缀再计算的算法分两个流程，第一步是中缀表达式转换成后缀表达式；

图1 中缀转后缀算法流程图

第二步是将后缀表达式进行计算输出。

三．调试分析过程描述

1.首先，设计的程序每运行一次只能进行一次计算:

int main()

{

printf(" ******欢迎进入小型计算器******\n请输入算术表达式:");

char str[N];

double result;

scanf("%s",str);

result=Calu(str);

printf("输出计算结果: %f\n",result);

}

为了改进程序，我在主函数里加了一个循环：

int main()

{

int a;

printf(" ******欢迎进入小型计算器******\n 请输入算术表达式:");

for(a=0;;a++)

{

char str[N];

double result;

scanf("%s",str);

result=Calu(str);

printf("输出计算结果: %f\n",result);

printf("〉〉");

}

}

2.为了人性化原则，想什么时候退出计算就退出计算，我对程序又进行了改进，输入字母e退出计算：

if(exp1[index1]=='(')

{

tempsign.Type=exp1[index1];

tempsign.level=-1;

OpPush(&OpStack,&tempsign);

index1++;

}

else

{

if(exp1[index1]==')')

{

while(OpPeek(&OpStack).level != -1)

{

exp2[index2]=OpPop(&OpStack).Type;

index2++;

exp2[index2]=' ';

index2++;

}

OpPop(&OpStack);

index1++;

}

else if(exp1[index1]=='e') /*

exit(0);

else

Error();

}

四．程序运行结果

五．程序源代码

#include

#include

#include

#define N 100 /*N为数栈和表达式数组容量*/

#define M 100 /*M为符栈和其他数组容量*/

typedef struct /*定义运算符类型，level为运算符等级*/ {

char Type;

int level;

}Type; /*做一个Type用来存储运算符的优先级*/ typedef struct /*定义存放操作数的数栈*/

{

double stack[N];

int top;

}OdStack;

typedef struct /*定义存放运算符的符栈*/

{

Type stack[M];

int top;

}OpStack;

void Init_OdStack(OdStack *s) /*定义初始化数栈*/

{

(*s).top=0;

} //初始化栈顶，赋等级0值

void OdPush(OdStack *s,double n) /*进数栈*/

{

if((*s).top==N-1) /*如果栈满则报错退出程序*/ Error();

else

{

(*s).stack[(*s ).top]=n; //将数栈中的值变为n

(*s).top++; //栈顶的值加1

}

}

double OdPop(OdStack *s) /*定义出数栈*/

{

if ((*s).top==0) /*如果栈空则报错退出程序*/ Error();