1、數據結構課程設計實驗報告模擬計算器班 級：學 號：姓 名：模擬計算器1、 問題描述對于模擬計算器的設計，實際便是利用棧對一個表達式求值的問題。要求：對包含加，減，乘，除，括號的任意整型表達式進行求解2、 設計思路表達式：任何表達式都是由操作數、運算符和界限符組成的有意義的式子。表達式求值時一般有后綴表示、中綴表示、前綴表示。操作數：可以是常數、變量、常量。運算符：從運算對象上分有單目運算符、雙目運算符、三目運算符。界限符：左右括號和表達式結束符。思 路：我們平時用到的表達式即為我們所輸入的表達式（以 # 結束），此表達式為中綴表達式，只要將此表達式利用棧來進出運算的符號轉換為后綴表達式，之后利

2、用棧來進出運算的數字將后綴表達式的值求出即可。3、 數據結構定義一般表達式的長度不會過長所以將順序棧的容量設為100已經算是比較大了具體數據結構如下：# define maxsize 100typedef double datatype1;typedef char datatype2;typedef struct stack1 datatype1 data1maxsize; int top1;/*棧頂元素*/seqstack1,*pseqstack1; /*順序棧*/typedef struct stack2 datatype2 data2maxsize; int top2;/*棧頂元素*/s

3、eqstack2,*pseqstack2; /*順序棧*/4、 系統功能模塊介紹（1） 判斷字符是否為操作數函數 int isnum(char)當輸入表達式時要利用棧對表達式中的數字和符號進行進棧出棧，因此要判斷表達式中的內容是操作數、運算符還是界限符，給出相關信息。（2） 求運算符優先級函數 int priority(char ) 對輸入的表達式中的內容，若為運算符和界限符則要判斷其優先級已完成其計算的先后順序。（3） 中綴表達式轉換為后綴表達式函數 int infix_exp_value(char *,char *) 我們平時使用的為中綴表達式，但若利用棧則利用后綴表達式比較容易計算，因此

4、要將中綴表達式轉換為后綴表達式，具體算法步驟如下：<1>count=0，初始化運算符棧s，將結束符# 加入運算符棧s中。<2>讀表達式字符=>w。<3>當棧頂為# 并且w也是# 時結束；否則循環做下列步驟： <3.1>如果w是操作數判斷若count=0直接輸出,讀下一個字符=>w;轉<3>。若 count!=0 追加字符, 讀下一個字符=>w, 轉<3>。 <3.2>w若是運算符，則：count=1; <3.2.1>如果棧頂為（并且w為）則（出棧不輸出，讀下一個字 符=>w，

5、轉<3>。 <3.2.1>如果棧頂為（或者棧頂優先級小于w優先級，則w入棧，讀下 一個字符=>w，轉<3>。否則：從運算符棧中出棧并輸出，轉<3>（4） 后綴表達式的求值函數 double postfix_exp(char *)使用一個操作數棧，當從左到右掃描表達式時，每遇到一個操作數就送入棧中保存，如果操作數不止一位，則保存在operand中，遇到下一個操作數時，執行operand=operand*10+(ch-'0')，便可將操作數轉化為數字。每遇到一個運算符就從棧中取出兩個操作數進行當前的計算，然后把結果在入棧，直到整

6、個表達式結束，這時送入棧頂的值就是結果。5、 程序清單# include <stdio.h># include <malloc.h># include <conio.h># define maxsize 100typedef double datatype1;typedef char datatype2;typedef struct stack1 datatype1 data1maxsize; int top1;/*棧頂元素*/seqstack1,*pseqstack1; /*順序棧*/typedef struct stack2 datatype2 data

7、2maxsize; int top2;/*棧頂元素*/seqstack2,*pseqstack2; /*順序棧*/*棧的初始化*/pseqstack1 init_seqstack1(void) pseqstack1 S; S=(pseqstack1)malloc(sizeof(pseqstack1); if(S) S->top1=-1; return S;pseqstack2 init_seqstack2(void) pseqstack2 S; S=(pseqstack2)malloc(sizeof(pseqstack2); if(S) S->top2=-1; return S;/

8、*判斷棧空*/int empty_seqstack1(pseqstack1 S) if(S->top1=-1) return 1; else return 0;int empty_seqstack2(pseqstack2 S) if(S->top2=-1) return 1; else return 0;/*X入棧*/int push_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 X) if(S->top1=maxsize-1) printf("棧滿，無法入棧！n"); return 0; else S->top1+; S->

9、;data1S->top1=X; return 1; int push_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 X) if(S->top2=maxsize-1) printf("棧滿，無法入棧！n"); return 0; else S->top2+; S->data2S->top2=X; return 1; /*X出棧*/int pop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X) if(empty_seqstack1(S) return 0; else *X=S->data1S-&

10、gt;top1; S->top1-; return 1; int pop_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X) if(empty_seqstack2(S) return 0; else *X=S->data2S->top2; S->top2-; return 1; /*求棧頂元素*/int gettop_seqstack1(pseqstack1 S,datatype1 *X) if(empty_seqstack1(S) return 0; else *X=S->data1S->top1; return 1;int gett

11、op_seqstack2(pseqstack2 S,datatype2 *X) if(empty_seqstack2(S) return 0; else *X=S->data2S->top2; return 1;/*判斷字符是否為操作數。若是返回1，否則返回0*/int isnum(char c) if(c>='0' && c<='9') return 1; else return 0;/*求后綴表達式的值*/double postfix_exp(char *A) pseqstack1 S;/*定義棧S*/double o

12、perand=0; double result;/*存放棧頂元素*/double a;/*運算符ch前的操作數出棧存入a*/double b;/*運算符ch后的操作數出棧存入b*/double c;/*c=a ch b*/ char ch;/*存放讀取到的表達式(A)的字符*/ ch=*A+;/*讀表達式字符=>A*/ S=init_seqstack1();/*初始化棧*/ while(ch!='#')/*遇到元素!='#'時*/ if(isnum(ch)/*判斷ch是否為數字字符,計算出操作數*/ operand=operand*10+(ch-'

13、0'); else/*否則*/ if(operand)push_seqstack1(S,operand);/*當前字符不是數字,操作數結束,要入棧*/operand=0;if(ch!='' && ch!=' ')pop_seqstack1(S,&b);/*運算符ch后的操作數出棧存入b*/pop_seqstack1(S,&a);/*運算符ch前的操作數出棧存入a*/switch(ch)/*求 a ch b=? ,將結果賦給 c */ case '+' : c=a+b;break;case '-

14、9; : c=a-b;break;case '*' : c=a*b;break;case '/' :if(b!=0)c=a/b;elseprintf("分母為零!"); push_seqstack1(S,c);/*將c壓入棧中*/ ch=*A+;/*指針向下移動一位*/ /*遇到'#'循環結束*/ gettop_seqstack1(S,&result);/*此時棧頂元素即為計算結果result*/ return result;/*優先級判斷函數*/int priority(char op)switch(op)case

15、'#': return 1;case ')': return 2;case '+': case '-': return 3;case '*': case '/': return 4;case '(': return 5;default : return 0; /*將指針infixexp指向的中綴表達式轉換為指針postfixexp指向的后綴表達式*/int infix_exp_value(char *infixexp,char *postfixexp)pseqstack2 S;/*定

16、義棧S*/int count=0;char w;/*存放讀取到的表達式(infixexp)的字符*/char c;/*存放棧頂元素*/char topelement;/*存出棧元素*/S=init_seqstack2();/*初始化棧*/if(!S)/*棧的初始化判斷*/printf("棧初始化失敗!");return 0;push_seqstack2(S,'#');/*將結束符'# '加入運算符棧S中*/w=*infixexp;/*讀表達式字符=>w*/while(gettop_seqstack2(S,&c),c)!='

17、;#'|w!='#')/*<3>棧頂元素不等于'#'或w不等于'#'時循環*/if(isnum(w)/*判斷w是否為操作數,若是直接輸出,讀下一個字符=>w,轉<3>*/if(count)*postfixexp=''postfixexp+;count=0;*postfixexp=w;postfixexp+;w=*(+infixexp);else/*w若是運算符分類如下*/count=1;if( (gettop_seqstack2(S,&c),c)='(' &&a

18、mp; w=')' )/*如果棧頂為'('并且w為')'則'('出棧不輸出,讀下一個字符=>w,轉<3>*/pop_seqstack2(S,&topelement); /*將'('出棧存入topelement*/w=*(+infixexp);elseif( (gettop_seqstack2(S,&c),c)='(' | priority( (gettop_seqstack2(S,&c),c) ) < priority(w) )/*如果棧頂為'

19、('或者棧頂優先級小于w優先級,則w入棧,讀下一個字符=>w，轉<3>*/push_seqstack2(S,w);w=*(+infixexp);else/*否則*/*從運算符棧中出棧并輸出,轉<3>*/pop_seqstack2(S,&topelement);*postfixexp=topelement;postfixexp+;*postfixexp='#'/*在指針postfixexp指向的后綴表達式結尾追加字符'#'*/*(+postfixexp)='0'/*在指針postfixexp指向的后綴表

20、達式最后追加結束符'0'*/return 1;/*主函數*/int main() int i=0;char Amaxsize;char Bmaxsize;printf("請輸入表達式,如:11+22#,必須以#號結尾!n"); /* 1+2*(9+7)-4/2# 23+(12*3-2)/4+34*5/7)+108/9# */Ai=getchar();while(Ai+!='#')Ai=getchar();Ai='0'infix_exp_value(A,B);printf("A=%sn",A);printf("B=%sn",B);printf("上式的結果為: ");printf("%gn",postfix_exp(B)