算术表达式求值算法:数据结构应用实战

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本篇文档是关于"数据结构的算术表达式求值"的课程设计任务书,旨在帮助学生巩固和深化对数据结构的理解,并将其应用于实际问题。设计的核心问题是计算一个包含正整数操作数、四种基本运算符(加、减、乘、除)以及括号和起始/结束符号的算术表达式的结果。具体要求包括: 1. 输入与输出:设计程序从键盘读取一个合法的算术表达式,例如 "#(7+15)*(23-28/4)#",然后输出正确的计算结果。 2. 栈的应用:利用"算符优先法"(Operator Precedence Parsing),表达式的求值过程涉及到使用栈来存储运算符和操作数,按照运算符的优先级顺序执行计算。这要求学生理解和实现如何在遇到左括号时压入栈中,遇到运算符时比较其优先级并相应地执行操作,直到遇到右括号时弹出栈顶的运算符进行计算。 3. 过程展示:除了结果外,还需要显示输入序列和栈的变化过程,以便于理解和评估算法的执行流程。 设计进程安排了以下几个阶段: - 前期准备:1月10日至11日,进行资料收集和系统分析。 - 数据结构创建:1月12日至14日,构建所需的数据结构并编写初始源程序。 - 调试与报告:1月17日至19日,调试程序,记录问题并撰写初步的课程设计报告。 - 最终提交:1月20日至21日,提交报告和源代码,参加答辩并提交电子版。 参考文献主要包括严蔚敏的《数据结构》和《数据结构题集》以及谭浩强的《C语言程序设计》,这些教材为学生提供了理论基础和实践指导。设计成绩由指导教师根据学生的实际表现和项目完成情况进行评定。 整个课程设计不仅考察了学生的编程技能,还锻炼了他们的逻辑思维和问题解决能力,要求他们灵活运用数据结构的知识,理解并实现高效、准确的算法。
2009-11-08 上传
一、问题描述 在控制台下实现一个对算术表达式求值的模拟程序。 二、基本要求 该演示程序具有如下基本功能: (1) 表达式输入,以字符序列的形式从终端输入一个语法正确的数值表达式(float型),且表达式中只含有+、-、*、/、( 、)6 种运算符,输入格式如下: <变量><运算符><变量>……<回车> 例如表达式: 100+(15/3)*2 输入格式为: 100+(15/3)*2<回车> 注意: 输入的表达式中间不含空格。 (2) 表达式结果的输出,输出形式为: <表达式> = <结果> 例如表达式: 100+(15/3)*2 输出形式为: 100+(15/3)*2 = 110 注意: 此处的输出结果为整个表达式的数值结果。 (3) 数据合法性检验 主要是针对原表达式中除数为 0 的情况。 三、界面效果 表达式求值模拟程序 功能菜单: ============== [1] 输入表达式并求值 [0] 退出 ============== 请输入你的选择 (0~1):1 请输入一个表达式 : 100+(15/3)*2 计算结果如下: 100+(15/3)*2 = 110 请输入你的选择 (0~1):0 四、测试数据 (1) 8 = (2) 1+2+3+4 = (3) 88-1*5 = (4) 1024/4*8 = (5) 1024/(4*8) = (6) (20+2)*(6/2) = (7) 3-3-3 = (8) 80/(9-9) = (9) (6+2*(3+6*(6+6)) = (10) (((6+6)*6+3)*2+6)*2 = 五、实现提示 (1) 设置运算符栈和操作数栈辅助分析算符优先关系; (2) 在读入字符序列时,完成运算符和操作数的处理,以及相应运算; (3) 在识别处运算数的同时,要将其字符序列形式转化成 float 型数据形式; (4) 输入的字符序列中,操作数不一定是一位数,可能是多位数,如 16+32 ; (5) 使用 Lab3-1 实现的栈的 ADT 基本操作完成本次作业 ; (6) 在程序中会用到两类栈:操作数栈和运算符栈,分别为 float 型数据和字符型数据, 思考在同一个程序中如何处理两类不同的数据类型? (7) 算符之间的优先关系参考课本 P53 页表 3.1 。