用c语言实现上述实验要求

在C语言中实现这样的算术表达式解析器，你可以采用递归下降解析器（Recursive Descent Parser）的方法。下面是一个简单的示例，包括合法性检查和基本的求值功能：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>

typedef struct ExpNode {
    enum { NUMBER, OPERAND, LEFT_PAREN, RIGHT_PAREN } type;
    union {
        int num;
        char *str;
        struct ExpNode *left, *right;
    } data;
} ExpNode;

ExpNode *parse_exp(const char *input);
int eval_exp(ExpNode *node);

bool is_number(char c) {
    return (isdigit(c) || c == '#');
}

ExpNode *number_or_op(char c) {
    if (is_number(c)) {
        return create_node(NUMBER, (union { int; char* })c - '0');
    }
    else if (c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/') {
        return create_node(OPERAND, (union { int; char* })c);
    }
    else if (c == '(') {
        return create_node(LEFT_PAREN, NULL);
    }
    else if (c == ')') {
        return create_node(RIGHT_PAREN, NULL);
    }
    return NULL;
}

ExpNode *parse_exp(const char *input) {
    ExpNode *node = number_or_op(*input);
    while (*input != '\0') {
        if (node->type == LEFT_PAREN && node->data.left == NULL) {
            node->data.left = parse_exp(input + 1);
            input++;
        }
        else if (node->type == OPERAND && input[1] != '\0' && is_number(input[1])) {
            // 括号内的数值直接连接
            node->data.left = parse_exp(input + 1);
        }
        else {
            break;
        }
        node = number_or_op(input[0]);
        if (node->type == RIGHT_PAREN && node->data.left == NULL) {
            break;
        }
    }
    return node;
}

int eval_exp(ExpNode *node) {
    switch (node->type) {
        case NUMBER:
            return node->data.num;
        case OPERAND:
            // 实际运算需要根据优先级规则进一步处理
            return node->data.num;
        case LEFT_PAREN:
            return eval_exp(node->data.left);
        case RIGHT_PAREN:
            return 0;
    }
}

int main() {
    char exp[] = "3 # + 5 * ( 2 / 1 )";
    ExpNode *root = parse_exp(exp);
    
    if (root->type == RIGHT_PAREN) {
        printf("Expression is invalid.\n");
        free(root);
        return 1;
    }

    int result = eval_exp(root);
    printf("Result: %d\n", result);
    free(root);
    return 0;
}

注意，这个示例只是一个基础版本，实际的实现还需要考虑更复杂的操作符优先级规则以及错误处理。此外，对于输入的完整合法性检查（如平衡括号和完整表达式等）可能需要额外的辅助函数。