数据结构表达式求值课程设计报告.doc

数据结构课程设计报告 ( 2011 -- 2012 年度第 1 学期) 表达式求值 专业 计算机科学与技术 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期 目 录 目 录 2 1 概 述 1 1.1 课程设计目的 1 1.2 课程设计内容 1 2 系统需求分析 1 2.1 系统目标 1 2.2 主体功能 1 2.3 开发环境 1 3 系统概要设计 2 3.1 系统的功能模块划分 2 3.2 系统流程图 2 4系统详细设计 3 5 测试 6 5.1 测试方案 6 5.2 测试结果 6 6 小结 8 参考文献 10 附录1 源程序清单 11 表达式求值 1 概 述 1.1 课程设计目的 1．要求学生达到熟练掌握C语言的基本知识和技能。 2．了解并掌握数据结构与算法的设计方法，具备初步的独立分析和设计能力。 3．提高程序设计和调试能力。学生通过上机实习，验证自己设计的算法的正确性。学会有效利用基本调试方法，迅速找出程序代码中的错误并且修改。 4．培养算法分析能力。分析所设计算法的时间复杂度和空间复杂度，进一步提高程序设计水平。 5．初步掌握软件开发过程的问题分析、系统设计、程序编码、测试等基本方法和技能。 1.2 课程设计内容 设计一个表达式求值的程序。该程序必须可以接受包含（，），+，-，*，/，%，和^（求幂运算符，a^b=ab）的中缀表达式，并求出结果。如果表达式正确，则输出表达式的结果；如果表达式非法，则输出错误信息。 2 系统需求分析 2.1 系统目标 利用栈设计一个程序，该程序能够用于表达式求值，程序将读入的中缀表达式转换为后缀表达式，然后读取后缀表达式，输出结果。 输入要求：程序从“input.txt”文件中读取信息，在这个文件中如果有多个中缀表达式，则每个表达式独占一行，程序的读取操作在文件的结尾处停止。 输出要求：对于每一个表达式，将其结果放在“output.txt”文件的每一行中。这些结果可能是值（精确到小数点后两位），也可能是错误信息“ERROR IN INFIX NOTATION”。 2.2 主体功能 能够处理以字符序列的形式输入的不含变量的实数表达式，正确处理负数与小数，判断表达式是否语法正确（包含分母不能为零的情况），正确实现对算术四则混合运算表达式的求值，能够将计算中遇到的问题和结果以文件的形式予以存储。 2.3 开发环境 Microsoft Visual C++ 6.0 3 系统概要设计 3.1 系统的功能模块划分 1.判断操作数的函数isnum() 判断当前所指字符是否属于数字，是就返回‘1’，不是就返回‘0’。 2.求运算符优先级函数priority() 为了方便判断运算符优先级，先利用switch函数将不同的运算符返回不同的整型数字，在根据数字的大小判断优先级。‘+’，‘-’优先级相同，返回数字相同 ，‘*’，‘/’也是。 3.表达式求值函数infix_value() 此函数是直接按照设计思路完成问题要求的函数，其中要调用到判断操作符的函数isnum()和求运算符优先级的函数priority()。循环结束弹出栈2的数值，并返回。 4.主函数main() 定义一个数组存储表达式整个字符串，将返回的数值直接赋值到浮点型的result，输出result。 5.两个栈的函数设计： 栈的初始化函数charInit_SeqStack() Init_SeqStack() 栈判空 Empty_SeqStack() char Empty_SeqStack() 入栈函数 Push_SeqStack() charPush_SeqStack() 出栈函数 Pop_SeqStack() charPop_SeqStack() 取栈顶函数 GetTop_SeqStack() charGetTop_SeqStack() 销毁栈 Destory_SeqStack() charDestory_SeqStack() 3.2 系统流程图 图1 系统流程图 4系统详细设计 基本分析: 在计算机中，算术表达式的计算往往是通过使用栈来实现的。所以，本表达式求值程序的最主要的数据结构就是栈。可以使用栈来存储输入表达式的操作符和操作数。 输入的表达式是由操作数和运算符以及改变运算次序的圆括号连接而成的式子。 表达式求值是高级