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文檔簡介
1、<p><b> 數(shù)據(jù)結構</b></p><p><b> 課程設計說明書</b></p><p> 題目: 表達式求值 </p><p> 院 系: 計算機科學與工程學院 </p><p> 專業(yè)班級: 計算機1
2、2-1班 </p><p> 學 號: </p><p> 學生姓名: </p><p> 指導教師: </p><p> 2014年 01 月 17 日</p><p&
3、gt; 課程設計(論文)任務書</p><p> 計算機科學與工程 學院 </p><p> 2013年 11 月 21 日 </p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 1需求分析1<
4、/b></p><p><b> 2概要設計1</b></p><p><b> 2.1設計思路1</b></p><p> 2.2功能模塊設計1</p><p> 2.3算法流程圖2</p><p><b> 3詳細設計4</b
5、></p><p> 3.1數(shù)據(jù)存儲設計4</p><p> 3.2詳細代碼設計4</p><p> 3.2.1基本功能實現(xiàn)4</p><p> 3.2.2圖形界面各按鈕功能實現(xiàn)8</p><p> 4調試與運行12</p><p><b> 5總結1
6、6</b></p><p><b> 參考文獻17</b></p><p><b> 需求分析</b></p><p> 程序功能:能夠處理以字符序列的形式輸入的不含變量的實數(shù)表達式,正確處理小數(shù),判斷表達式是還語法正確,正確實現(xiàn)對算術四則混合運算表達式的求值。 </p><
7、;p> 輸入形式和輸入值的范圍:以字符串的形式輸入表達式。 </p><p> 輸出的形式:在計算過程中遇到的問題或最終的答案將顯示在屏幕上。 </p><p> 測試數(shù)據(jù):輸入“(5.2+3.4)*8/(6.1-3)”時,輸出“22.1936”,測試正確;輸入“.8”時,輸出“輸入錯誤!”,測試正確。</p><p><b&g
8、t; 概要設計</b></p><p><b> 2.1設計思路</b></p><p> 為了實現(xiàn)算符優(yōu)先算法,可以使用兩個工作棧。一個稱為OPTR,用以寄存運算符,另一個稱作OPND,用以寄存操作數(shù)或運算結果。算法的基本思想是:</p><p> ?。?)首先置非運算符棧為空棧,表達式起始符“#” 為運算符棧的棧
9、底元素;</p><p> ?。?)依次讀入表達式中每個字符,若是非運算符則進OPND棧,若是運算符則和OPTR棧的棧頂運算符比較優(yōu)先權后做相應的操作,直至整個表達式求值完畢。</p><p> 算法中還調用了兩個函數(shù),其中Precede是判定運算符棧頂運算符a與讀入的運算符b之間優(yōu)先關系的函數(shù);Operate為進行二元運算a theta b的函數(shù),如果是編譯表達式,則產(chǎn)生這個運算的一組
10、相應指令并返回存放結果的中間變量名;如果是解釋執(zhí)行表達式,則直接進行該運算,并返回運算結果。</p><p><b> 2.2功能模塊設計</b></p><p> (1) InitStackchar(Stackchar &S):構造運算符棧。</p><p> ?。?) InitStackint(Stackint &S):
11、構造非運算符棧。</p><p> ?。?) Pushchar(SqStackchar &S,char e):運算符棧插入元素e為新的棧頂元素。</p><p> ?。?) Pushint(SqStackint &S,float e):非運算符棧插入元素e為新的棧頂元素。</p><p> ?。?) Popchar(SqStackchar &
12、S,char &e): 刪除運算符棧S的棧頂元素,用e返回其值。</p><p> ?。?) Popint(SqStackint &S,float &e):刪除非運算符棧S的棧頂元素,用e返回其值。</p><p> ?。?) GetTopchar(SqStackchar S):用e返回運算符棧S的棧頂元素。</p><p> (
13、8) float GetTopint(SqStackint S):用e返回操作數(shù)棧S的棧頂元素。</p><p> (9) Xiaoshu(char c):用于計算個位數(shù)。</p><p> (10) Precede(char a,char b):判斷運算符的優(yōu)先權功能。</p><p> a<b a的優(yōu)先權低于b</p>&l
14、t;p> a=b a的優(yōu)先權等于b</p><p> a>b a的優(yōu)先權高于b</p><p> 算符間的優(yōu)先關系見表1:</p><p> 表1 算符間的優(yōu)先關系</p><p> ?。?1)Operate(float a,char theta,float b):操作數(shù)用對應的運算符進行運算功能,運算結果直接返回&l
15、t;/p><p><b> 2.3算法流程圖</b></p><p> 算法流程圖如圖1所示。</p><p><b> 圖1 算法流程圖</b></p><p><b> 詳細設計</b></p><p><b> 3.1數(shù)據(jù)存儲設計&
16、lt;/b></p><p> 因為表達式是由操作符,運算符和界限符組成的。如果只用一個char類型棧,不能滿足2位以上的整數(shù),所以還需要定義一個int類型的棧用來寄存操作數(shù)。</p><p> #include<stdio.h></p><p> #include<stdlib.h></p><p>
17、#define MAXSIZE 100 //存儲空間初始分配量</p><p> #define STACKINCREMENT 10 //存儲空間分配增量</p><p> //定義結點元素結構(用于存放運算符)</p><p> typedef struct charstack</p><p><
18、b> {</b></p><p> char *base; //在棧構造之前,base的值為NULL</p><p> char *top; //棧頂指針</p><p> int stacksize; //當前已分配的存儲空間,以元素為單位</p><p> }SqSt
19、ackchar; </p><p> //定義結點元素結構(用于存放非運算符)</p><p> typedef struct intstack</p><p><b> {</b></p><p> float *base; //在棧構造之前,base的值為NULL</p
20、><p> float *top; //棧頂指針</p><p> int stacksize; //當前已分配的存儲空間,以元素為單位</p><p> }SqStackint; </p><p><b> 3.2詳細代碼設計</b></p><p
21、> 3.2.1基本功能實現(xiàn)</p><p><b> (1)構造一個空棧</b></p><p> 以構造一個用于存放運算符的空棧為例。</p><p> 算法思想:在棧中分配一定的存儲空間,用于存放運算符。</p><p> 其功能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> int I
22、nitStackchar(SqStackchar &S){</p><p> //構造一個空棧(用于存放運算符)</p><p> S.base=(char *)malloc(MAXSIZE * sizeof(char));</p><p> if(!S.base)</p><p> return 0; //存儲分配
23、失敗</p><p> S.top=S.base; //空棧</p><p> S.stacksize=MAXSIZE;</p><p><b> return 1;</b></p><p><b> }</b></p><p> ?。?)元素進運算符的棧&
24、lt;/p><p> 算法思想:如果棧滿,則增加存儲空間;元素入棧,棧頂指針增1,并用e返回其值。</p><p> 其功能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> int Pushchar(SqStackchar &S,char e){</p><p> //元素進運算符的棧</p><p> if(S.to
25、p-S.base>=S.stacksize){ //棧滿,追加存儲空間</p><p> S.base=(char *)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKINCREMENT)*sizeof(char));</p><p> if(!S.base)</p><p> return 0; //存儲
26、分配失敗</p><p> S.top=S.base+S.stacksize;; //因為s.base可能不是原來值</p><p> S.stacksize+=STACKINCREMENT;</p><p><b> }</b></p><p> *S.top++=e; //元素
27、入棧,棧頂指針增1</p><p><b> return 1;</b></p><p><b> }</b></p><p> ?。?)取棧頂元素(存放運算符的棧頂元素)</p><p> 算法思想:如果棧不空,棧頂指針減1,并用e返回其值。</p><p> 其功
28、能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> char GetTopchar(SqStackchar S){</p><p><b> char e;</b></p><p> if(S.top==S.base)</p><p><b> return 0;</b></p><p
29、> e=*(S.top-1); //棧本身不改變</p><p><b> return e;</b></p><p><b> }</b></p><p> ?。?)出棧(運算符)</p><p> 算法思想:將棧指針的內容減1,即指向棧頂元素,并取出目前棧頂指針所指向
30、元素,并用e返回其值。</p><p> 其功能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> int Popchar(SqStackchar &S,char &e){</p><p> if(S.top==S.base)</p><p><b> return 0;</b></p><p&
31、gt; e=*--S.top; //棧頂指針減1,并取出當前指向元素</p><p><b> return 1;</b></p><p><b> }</b></p><p> (5)用于計算個位數(shù)。</p><p> 算法思想:利用ASCII碼轉換。</p>
32、<p> 其功能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> int Xiaoshu(char c){</p><p> if(c>=48&&c<=57) </p><p><b> {</b></p><p><b> c- =48;</b&g
33、t;</p><p><b> return c;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> else </b></p><p><b> return 0;</b></p><p><b
34、> }</b></p><p> (6)判斷運算符棧的棧頂元素與讀入的運算符之間優(yōu)先關系的函數(shù)。</p><p> 算法思想:a<b a的優(yōu)先權低于b</p><p> a=b a的優(yōu)先權等于b</p><p> a>b a的優(yōu)先權高于b</p><p> 其功能實現(xiàn)代碼
35、如下:</p><p> char Precede(char a,char b){</p><p><b> char c;</b></p><p> if(a=='+'||a=='-'){</p><p> if(b=='*'||b=='/'||
36、b=='(') return c='<';</p><p> else return c='>';</p><p><b> }</b></p><p> else if(a=='*'||a=='/'){</p><p&
37、gt; if(b=='(') return c='<';</p><p> else return c='>';</p><p><b> }</b></p><p> else if(a=='('){</p><p> if(
38、b==')') return c='=';</p><p> else if(b=='#'){</p><p> printf(" ");</p><p><b> exit(0);</b></p><p><b> }</b
39、></p><p> else return c='<';</p><p><b> }</b></p><p> else if(a==')'){</p><p> if(b=='('){</p><p> printf(
40、" ");</p><p><b> exit(0);</b></p><p><b> }</b></p><p> else return c='>';</p><p><b> }</b></p><
41、;p> else if(a=='#'){</p><p> if(b=='#') return c='=';</p><p> else if(b==')'){</p><p> printf(" ");</p><p><b>
42、 exit(0);</b></p><p><b> }</b></p><p> else return c='<';</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p&
43、gt; ?。?)執(zhí)行相應的運算操作。</p><p> 算法思想:執(zhí)行相應的加減乘除運算,除數(shù)不能為零,否則錯誤。</p><p> 其功能實現(xiàn)代碼如下:</p><p> float Operate(float a,char theta,float b){</p><p><b> float c;</b>&
44、lt;/p><p> switch(theta)</p><p><b> {</b></p><p> case '+':c=a+b;break;</p><p> case '-':c=a-b;break;</p><p> case '*'
45、;:c=a*b;break;</p><p> case '/':if(b!=0)c=a/b;</p><p><b> else</b></p><p> printf("輸入錯誤!\n");</p><p><b> break;</b></p&
46、gt;<p><b> }</b></p><p><b> return c;</b></p><p><b> }</b></p><p> 3.2.2圖形界面各按鈕功能實現(xiàn)</p><p> (1)加號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p>&l
47、t;p> void CMyDlg::OnButton11() </p><p><b> {// 加號</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='+';</b></p><p><b>
48、m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> ?。?)減號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton12() </p><p><b>
49、 {// 減號</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='-';</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p
50、><p><b> }</b></p><p> ?。?)乘號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton13() </p><p><b> {// 乘號</b></p><p><b> ++i;</b><
51、;/p><p><b> a[i]='*';</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> ?。?)除號按
52、鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton14() </p><p><b> {//除號</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='/';</b></p>
53、<p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> ?。?)左括號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton16() </p>
54、;<p><b> {// 左括號</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='(';</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> U
55、pdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> (6)右括號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton17() </p><p><b> {// 右括號</b></p><p><
56、;b> ++i;</b></p><p><b> a[i]=')';</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b><
57、/p><p> (7)小數(shù)點按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton18() </p><p><b> {// 小數(shù)點</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='
58、.';</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> ?。?)撤銷按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMy
59、Dlg::OnButton19() </p><p><b> {// 撤銷按鈕</b></p><p><b> if(i>=0){</b></p><p> a[i]=NULL;</p><p><b> i--;</b></p><p&g
60、t;<b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> ?。?)清除按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> v
61、oid CMyDlg::OnButton21() </p><p><b> {// 清除按鈕</b></p><p> while(i>=0){</p><p> a[i]=NULL;</p><p><b> i--;</b></p><p><b&g
62、t; }</b></p><p><b> m_show=a;</b></p><p> m_result=0;</p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> ?。?0)數(shù)字按鈕(以數(shù)字1
63、為例)實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::On1() </p><p><b> {// 數(shù)字1按鈕</b></p><p><b> ++i;</b></p><p><b> a[i]='1';</b></p>
64、<p><b> m_show=a;</b></p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p> (11)等號按鈕實現(xiàn)代碼如下:</p><p> void CMyDlg::OnButton15() </p>
65、<p><b> {// 等號</b></p><p> SqStackchar OPTR;</p><p> SqStackint OPND;</p><p> float aa,b,f;</p><p> int m=1,n=0,sum=0;</p><p> cha
66、r c,x,theta;</p><p> InitStackchar(OPTR);</p><p> Pushchar(OPTR,'#');</p><p> InitStackint(OPND);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p>
67、 if(n>i||(c>=40&&c<=43)||c==45||(c>=47&&c<=57)){</p><p> while(n<=i||GetTopchar(OPTR)!='#'){</p><p> if(Xiaoshu(c)){</p><p> sum=sum*10+
68、Xiaoshu(c);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p> while(Xiaoshu(c)||c=='.'){</p><p> if(c=='.'){</p><p><b> c=a[n++];</b></p&g
69、t;<p> while(Xiaoshu(c)){</p><p><b> m*=10;</b></p><p> sum=sum*10+Xiaoshu(c);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p><b> }</b>
70、</p><p><b> }</b></p><p><b> else{</b></p><p> sum=sum*10+Xiaoshu(c);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p><b> }&
71、lt;/b></p><p><b> }</b></p><p> f=sum/(float)m;</p><p> Pushint(OPND,f);</p><p><b> sum=0;</b></p><p><b> m=1;</b&
72、gt;</p><p> } //不是運算符就進棧</p><p><b> else{</b></p><p> switch(Precede(GetTopchar(OPTR),c)){</p><p> case '<': { //棧頂元素優(yōu)先權低{&l
73、t;/p><p> Pushchar(OPTR,c);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p> case '=':
74、 { //拖脫括號并接受下一個字符</p><p> Popchar(OPTR,x);</p><p><b> c=a[n++];</b></p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p>&l
75、t;p> case '>':{ //退棧并將運算結果進棧</p><p> Popchar(OPTR,theta);</p><p> Popint(OPND,b);</p><p> Popint(OPND,aa);</p><p> Pushint(OPND,Operate(aa,th
76、eta,b));</p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }&l
77、t;/b></p><p> m_result=GetTopint(OPND);</p><p> UpdateData(FALSE);</p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p> MessageBox(
78、"輸入錯誤!");</p><p><b> }</b></p><p><b> 調試與運行</b></p><p> (1)系統(tǒng)界面如圖2所示。</p><p><b> 圖2 主界面</b></p><p> ?。?)加
79、法測試,輸入正確,輸出正確,測試正確,如圖3所示。</p><p><b> 圖3 加法測試</b></p><p> ?。?)減法測試,輸入正確,輸出正確,測試正確,如圖4所示。</p><p><b> 圖4 減法測試</b></p><p> ?。?)乘法測試,輸入正確,輸出正確,測試正確
80、,如圖5所示。</p><p><b> 圖5 乘法測試</b></p><p> ?。?)除法測試,輸入正確,輸出正確,測試正確,如圖6所示。</p><p><b> 圖6 除法測試</b></p><p> ?。?)輸入表達式正確,輸出正確,測試正確,如圖7所示。</p>&
81、lt;p><b> 圖7 表達式測試</b></p><p> ?。?)輸入表達式錯誤,能正確判斷,測試正確,如圖8所示。</p><p> 圖8 錯誤表達式測試</p><p><b> 總結</b></p><p> 通過這段時間的課程設計,我對計算機的應用、數(shù)據(jù)結構的作用以及C語
82、言的使用都有了更深的了解。當然也遇到不少問題,也正是國為這些問題引發(fā)的思考給我?guī)砹耸斋@。從當初不喜歡上機寫程序到現(xiàn)在能主動寫程序,從當初拿著程序不知從何下手到現(xiàn)在知道如何分析問題,如何用專業(yè)知識解決實際問題的轉變。我發(fā)現(xiàn)無論是專業(yè)知識還是動手能力,自己都有很大程度的提高。在實際上機操作過程中,不僅是讓我們了解數(shù)據(jù)結構的理論知識,更重要的是培養(yǎng)解決實際問題的能力,為后續(xù)課程的學習及實踐打下良好的基礎。</p><p&
83、gt; 這次課程設計讓我更加了解大一學到的C語言和這個學期學到的數(shù)據(jù)結構的緊密聯(lián)系,而且還鞏固了先前學的MFC程序設計知識,對圖形界面有了更深的了解,也培養(yǎng)了我的動手能力,更令我的創(chuàng)造性思維得到拓展。不僅要求設計者對課本知識有較深刻的了解,同時要有較強的思維動手能力。 </p><p> 這次的課程設計讓我有一個深刻的體會:嚴謹!編程最需要的就是嚴謹,往往檢查到的錯誤是在某個括號、分號、引號等不應該
84、犯錯的地方上。程序設計時難免遇到錯誤,但這不是壞事情,它可以讓我發(fā)現(xiàn)自己的薄弱環(huán)節(jié),在具體操作中還可以鞏固所學的C語言、MFC及數(shù)據(jù)結構,更加體會到了C語言的語句簡潔、使用靈活、執(zhí)行效率高等特點。</p><p> 通過此次課程設計,我懂得了實踐的重要性,要理論聯(lián)系實際,才能把自己所掌握的知識更好地運用。并且切實地感受到同學之間的相互幫助,遇到自己實在弄不懂的地方,和同學討論一下,兩個人共同提高。</p&
85、gt;<p><b> 參考文獻</b></p><p> [1]何欽銘主編.C語言程序設計(第2版).北京:高等教育出版社,2008.</p><p> [2]譚浩強編著.C程序設計(第四版).北京:清華大學出版社,2008.</p><p> [3]嚴蔚敏,吳偉民編著.數(shù)據(jù)結構(C語言版).北京:清華大學出版社,200
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