简易计算器(栈)详解.doc

实验二 ——简易计算器（栈） 李凌豪 1120131263 需求分析 1.1.问题重述 （1）问题描述 通过模拟一个简单的计算器来进行+、-、*、/、%、^（乘方）等运算，从键盘上输入一算术表达式（一般为中缀表达式），计算出表达式的值。 （2）基本要求 编写程序，要求可对一实数算术表达式进行简单的数学运算。 可以识别带加减乘除等运算符及括号的中缀表达式。 a. 按照四则运算规则，求表达式的值。一般规则如下： 1）先括号内，再括号外。 2）先乘方，再乘除，后加减。 b. 同级运算从左到右顺序执行。 c．如表达式有误，应给出相应的提示信息。 （3）数据结构与算法分析 解决表达式求值问题的方法之一是：第一步将中缀表达式转换为后缀表达式，第二步按后缀表达式求值。解题时可以结合字符串的相关知识。 1.2.问题分析 本实验要求我们编写一个程序，实现简易计算器的功能。具体包括+、-、*、/、%、^（乘方）等运算，而且要考虑括号对运算顺序的影响。而且，题目要求用栈的知识来实现程序功能，因此需要有两个栈，分别为算符栈和算数栈。可以考虑使用算符优先算法来实现运算。 概要设计 2.1.抽象数据类型的定义 考虑到，算符为字符型变量，算数为单精度浮点型变量，则需要定义两种数据类型分别存储。所以定义了如下两种链栈。 typedef struct StackChar{ char c; struct StackChar *next; }SC; typedef struct StackFloat{ float f; struct StackFloat *next; }SF; 2.2.主程序流程 主函数只包含了输入输出部分。流程为：首先输入算式，然后调用算符优先算法函数EvaluateExpression(s)进行计算，结果输出；然后循环下去，直到输入EOF指令，退出程序。 具体操作由各子函数实现。 2.3.程序模块之间的调用关系 主函数作为用户界面与用户交互，主函数调用EvaluateExpression函数，再由EvaluateExpression函数调用其他函数实现具体的运算。 具体的程序模块之间的调用关系如下图所示： 详细设计 3.1.主函数的具体实现 用一个字符数组来存储输入的算式，用scanf函数进行输入，用printf函数进行输出，用goto语句实现循环。具体实现后的程序语句如下： int main()//主函数，用来输入输出和???用子函数 { char s[128]; printf(输入EOF退出程序，本程序不支持输入负数\n); k:printf(请输入算式：\n); if(scanf(%s,s)!=EOF) {printf(%s\b=%g\n,s,EvaluateExpression(s)); //调用算符优先算法函数 goto k;} } 3.2.子函数的具体实现 （1）算符优先算法的主干函数float EvaluateExpression(char* e) 实现算符优先算法主干的函数。首先判断是算符还是算数，如果是算符，与算符栈栈顶元素进行优先级比较，如果该算符优先级比原栈顶元素优先级高，则进栈，否则进行运算；如果是算数，则入算数栈。 （2）进栈出栈函数 SC* Push(SC *s,char c);//使算符c进入算符栈 SF* Push(SF *s,float f);//使数值f进入数值栈 SC* Pop(SC *s);//使算符栈的栈顶元素出栈 SF* Pop(SF *s);//使数值栈的栈顶元素出栈 分别实现算符和数值的进栈和出栈操作，由EvaluateExpression函数直接调用。 运算函数float Operate(float a,unsigned char t, float b); 进行运算，a,b为数，t为运算符 ，进行加减乘除或乘方运算，返回值为运算的结果。 类型判断函数 Status In(char Test,char* TestOp); 判断是不是运算符 ，返回是或不是。 优先级判断函数 char precede(char Aop, char Bop); 判断两个算符的优先级，返回或或=。 运算符识别函数int ReturnOpOrd(char op,char *TestOp); 判断是哪个运算符。 调试分析 4.1.难点以及遇到的困难 本次实验的难点主要有两个方面。一方面是栈的使用，因为之前没有用过栈，所以栈对我们来说还比较陌生，需要较长时间熟悉。另一方面是算法设计，本次使用的算符优