數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算器

1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一:設(shè)計(jì)要求1、問(wèn)題描述：設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算器，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算器的簡(jiǎn)單運(yùn)算，輸出并檢驗(yàn)結(jié)果的正確性，以及檢驗(yàn)運(yùn)算表達(dá)式的正確性。2、輸入：不含變量的數(shù)學(xué)表達(dá)式的中綴形式，可以接受的操作符包括+、-、*、/、（、）。具體事例如下：3、輸出：如果表達(dá)式正確，則輸出表達(dá)式的正確結(jié)果；如果表達(dá)式非法，則輸出錯(cuò)誤信息。具體事例如下：知識(shí)點(diǎn)：堆棧、隊(duì)列實(shí)際輸入輸出情況：正確的表達(dá)式對(duì)負(fù)數(shù)的處理d:documentsvisualstudio2012ProjectsProject1DebugProject1.exe達(dá).a-*3果意入2>結(jié)6任表達(dá)式括號(hào)不匹配d:docurnentsvis

2、ualstudio2012PrqjectsProject1DebugProject1.exe力、1有配四號(hào)括續(xù)怪Sr二:果誤止意人結(jié)靖厘徇+2算入序按有K3運(yùn)輸程請(qǐng)表達(dá)式出現(xiàn)非法字符匕匕RD不間號(hào)符知續(xù)和隹果誤止意H小5俞邑青表達(dá)式中操作符位置錯(cuò)誤d:documentsvisualstudio2012ProjectsProject1DebugProject1.exe入、IQ麗、x匚k窠實(shí)運(yùn)繼暑火止髓結(jié)錯(cuò)以1T算入序技求余操作符左右出現(xiàn)非整數(shù)d:documentsvisualstudio2012ProjectsProject1DebugProject1.exeI®i加、減、乘中間不能:

3、求模操作只能信用于整數(shù)除露鍵/其他輸入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法描述解決問(wèn)題的整體思路：將用戶輸入的中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換成后綴表達(dá)式，再利用轉(zhuǎn)換后的后綴表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算得出結(jié)果。解決本問(wèn)題所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法：用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是堆棧。主要算法描述如下：A.將中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換為后綴表達(dá)式：1.將中綴表達(dá)式從頭逐個(gè)字符掃描，在此過(guò)程中，遇到的字符有以下兒種情況：1）數(shù)字2）小數(shù)點(diǎn)3）合法操作符+-*/%4）左括號(hào)5）右括號(hào)6）非法字符2 .|首,先為操作符初始化一個(gè)map<std:string,int>priority,用于保存各個(gè)操作符的優(yōu)先級(jí)，其中+-為0,*/%為13 .對(duì)于輸入的字符串from和

4、輸出的字符串to,采用以下過(guò)程:初始化遍歷器std:：string:：iteratorit=()在當(dāng)=執(zhí)行如下操作4 .遇到數(shù)字或小數(shù)點(diǎn)時(shí)將其加入到后綴表達(dá)式：case'I':case'2':case'3':case'4':case'5':case'6':case'7':case'8':case'9:case0:case'.'：to=to+*it;break;)5 .遇到操作符(+,*,/,%)時(shí)，如果此時(shí)棧頂操作符的優(yōu)先級(jí)比此時(shí)的操作符優(yōu)先級(jí)

5、低，則將其入棧，否則將棧中的操作符從棧頂逐個(gè)加入到后綴表達(dá)式，直到?？栈蛘哂龅阶罄ㄌ?hào)，并將此時(shí)的操作符加入到棧中，在此過(guò)程中需判斷表達(dá)式中是否出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤：case'+':case',:case':case'/':case':(if(it+l)=O)(cout«輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)右邊缺少運(yùn)算數(shù)<<endl;returnfalse;if(*it=二'二二'/')&&讓二二()cout<<輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)左邊缺少運(yùn)算數(shù)。endl;returnfalse;)if(it+

6、l)!=()&&(*(it+l)=，+'|*(it+l)=，|*(it+l)=，*'|*(it+l)='/'I|='%')(cout«輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)連續(xù)出現(xiàn)。endl;returnfalse;)to=to+，/；ifO)(*it);break;)tem=0;while(pri*it<=pri()&&tem!=，(?)(0;if()break;tem=();(*it);break;)6 .遇到“(”時(shí)，直接將其加入操作符棧，并且檢測(cè)輸入錯(cuò)誤，并且當(dāng)括號(hào)后的第一個(gè)符號(hào)為-時(shí)，說(shuō)明用戶試圖輸入負(fù)號(hào)，這

7、種情況我們向目標(biāo)表達(dá)式輸出一個(gè)0,以達(dá)到處理負(fù)號(hào)的目的：case'(':if(it+l)=O)(cout<<輸入錯(cuò)誤：表達(dá)式以左括號(hào)結(jié)尾。endl;returnfalse;至IJ“)”時(shí)，將棧中的操作符從棧頂逐個(gè)彈出并放入后綴表達(dá)式中，直到在棧中遇到“(”，并將“從棧中彈出：case')':if(it+l)!=()&&*(it+l)!=+'&&*(it+l)!=-&&*(it+l)!='*'&&*(it+l)!=r!='%'&&*(

8、it+l)!=)')cout«輸入錯(cuò)誤：右括號(hào)右邊不能為運(yùn)算數(shù)。endl;returnfalse;)if(it!=()&&(*(it-l)=，+*|*(it-l)=，|*(it-l)=，|)=，/，u*(itI)='%')(cout«輸入錯(cuò)誤：右括號(hào)左邊不能為運(yùn)算符號(hào)<<endl;returnfalse;)to=to+/，;ifO)(cout。輸入錯(cuò)誤：表達(dá)式以右括號(hào)開始Gendl;returnfalse;)tem=();to=to+tem+0;ifO)coutG輸入錯(cuò)誤：括號(hào)匹配有誤<<endl;return

9、false;)tem=();0;break;)B.計(jì)算后綴表達(dá)式的主要思想：逐個(gè)字符的掃描后綴表達(dá)式，遇到單個(gè)數(shù)字或小數(shù)點(diǎn)時(shí)則先將其將其存到一個(gè)字符串中，當(dāng)遇到后綴表達(dá)式中的分隔符(這里使用空格)時(shí)，則將這個(gè)字符串轉(zhuǎn)化為數(shù)字放到堆棧numstack中：case'r:case'2':case'3':case'4':case'5':case6'：case'T:case'8':case'9:case'0：case'.'：(numtemp+=*it;break;)，c

10、ase:if(numtemp!=")(if)+1)!=string：:npos)cout«z/輸入錯(cuò)誤：小數(shù)點(diǎn)數(shù)目超出：，+numtemp<<endl;returnfalse;)(numtemp);strm»d;(d);numtemp二；();0;break;)break;)2.遇到操作符+,-，*,/,的時(shí)，將堆棧numstack中的棧頂?shù)膬蓚€(gè)數(shù)取出來(lái)，進(jìn)行相應(yīng)操作的運(yùn)算，并將結(jié)果加入到堆棧numstack中;case'+':d2=();0;dl=()；0；(dl+d2);break;)case'-':d2=();0;

11、dl=();0；(dl-d2);break;)case'*':d2=();0;dl=()；0；(dl*d2);break;)case'/':(d2=();0；if(fabs(d2)<(cout«輸入錯(cuò)誤：除數(shù)不能為0endl;returnfalse;dl=();0；(dl/d2);break;d2=();0;dl=();0；if(fabs(d2"(int)d2)<&&(fabs(dl(int)dl)<(intnl=(int)dl;intn2=(int)d2;(double)(nl%n2);break;)els

12、e(cerr«輸入錯(cuò)誤：求模操作只能作用于整數(shù)*endl;returnfalse;)3.直到后綴表達(dá)式掃描完并且堆棧numstack中只有一個(gè)數(shù)值，則此數(shù)值為計(jì)算的最終結(jié)果，否則說(shuō)明輸入有誤。分析與探討:1、測(cè)試結(jié)果分析：測(cè)試結(jié)果見本篇開始的實(shí)際輸入輸出結(jié)果。該計(jì)算器幾乎實(shí)現(xiàn)了所有相關(guān)功能，包括簡(jiǎn)單計(jì)算、負(fù)數(shù)小數(shù)處理，容錯(cuò)，并且健壯性好，對(duì)于錯(cuò)誤的表達(dá)式可以給出適當(dāng)提示，不會(huì)導(dǎo)致程序崩潰。2、算法分析1、對(duì)于中綴表達(dá)式轉(zhuǎn)換成后綴表達(dá)式：時(shí)間復(fù)雜性為0(n)2、對(duì)于后綴表達(dá)式的計(jì)算：時(shí)間復(fù)雜性為0(n)綜上，該程序算法的時(shí)間復(fù)雜度為0(n)3、算法改進(jìn)該程序存在的主要問(wèn)題是命令行式的用

13、戶界面不夠友好。Windows下的用戶圖形界面需要MFC方面的知識(shí)，因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系沒(méi)有進(jìn)行這方面的深入學(xué)習(xí)。附錄：源代碼文件一.#include<string>ttinclude<map>#include<stack>ftinclude<iostream>ftinclude<sstream>usingnamespacestd;classExpressionHandlerpublic：ExpressionHandler(stringexp)this->exp=exp;)boolinfixtoprofix(string&exp

14、);booldoprofix(stringprofix,double&result);private：stringexp;);文件二.*to=to+*it;break;)case'：case'-'：case'：case'：case飛'：cout<<輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)右邊缺少運(yùn)算數(shù)"Gendl;returnfalse;)二二|：*it=，/')&&it=()(cout«輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)左邊缺少運(yùn)算數(shù)<<endl;returnfalse;if(it+1)!=()&&

15、amp;(*(it+l)=，+'|*(it+l)='-'Il*(it+l)='|*(it+l)='/'|*(it+1)='%')(cout«輸入錯(cuò)誤：運(yùn)算符號(hào)連續(xù)出現(xiàn)Gendl;returnfalse;to=to+，/”;ifO)(*it);break;tem=();while(pri*it<=pri()&&tem!=，(J)to=to+tem+”0;if()break;tem=();(*it);break;casecout<<輸入錯(cuò)誤：表達(dá)式以左括號(hào)結(jié)尾。endl;returnfals

16、e;if(*(it+l)="-|*(it+l)=+')if(it+1)!=()&&(*(it+l)='*'|l*(it+l)=，/'|*(it+l)='%'|*(it+l)=)(cout«輸入錯(cuò)誤：左括號(hào)右邊不能為運(yùn)算符號(hào)或右括號(hào)"<<endl;returnfalse;if(it!=()&&(*(it-l)!='+'&&*(it-l)!=-!=*')!=P&&*(it-l)!=%f&&*(it-l)!=

17、(')(cout«輸入錯(cuò)誤：左括號(hào)左邊不能為運(yùn)算數(shù)或右括號(hào)"<<endl;returnfalse;)(*it);break;)if(it+l)!=()&&*(it+l)!='+'&&*(it+l)!=-&&*(it+l)!='*'&&*(it+1)!=P&&*(it+l)!='%'&&*(it+l)!=')')(cout«輸入錯(cuò)誤：右括號(hào)右邊不能為運(yùn)算數(shù)。endl;returnfalse

18、;)if(it!=()&&(*(it-l)='+'|*(it-l)=，|*(it-l)=，|*(itT)='/'i|*(itT)='%')(cout<<輸入錯(cuò)誤：右括號(hào)左邊不能為運(yùn)算符號(hào)“endl;returnfalse;)to=to+；ifO)(cout<<輸入錯(cuò)誤：表達(dá)式以右括號(hào)開始endl;returnfalse;)tem=();to=to+tem+0;ifO)coutG輸入錯(cuò)誤：括號(hào)匹配有誤Gendl;returnfalse;tem=();)0；break;)default：(cout<<

19、;"輸入錯(cuò)誤：未知符號(hào)“<<endl;returnfalse;)+it;)to=to+tem=();while(!()(if(tem=C)cout<<輸入錯(cuò)誤：括號(hào)匹配有誤。endl;returnfalse;)to=to+tem+，z；0;if()break;tem=();)exp=to;returntrue;boolExpressionHandler：:doprofix(stringprofix,double&result)stringnumtemp;stack<double>numstack;stringstreamstrm;doubl

20、ed,dl,d2;for(string：iteratorit=();it!=();+it)(switch(*it)(case'r:case'2'：case3':case'4':case'5':case6'：case'T:case'8':case'9'：case'O'：case.'：(numtemp+=*it;break;)case'：(if(numtemp!="')(if('.')&&(')+1

21、)!=string：:npos)cout«z/輸入錯(cuò)誤：小數(shù)點(diǎn)數(shù)目超出：，+numtemp<<endl;returnfalse;(numtemp);strm»d;(d);numtemp=()；0;break;break;)case'+':(d2=();0；dl=();0；(dl+d2);break;)case-'：(12=();0；dl=();0；(dl-d2);break;)case'*':(d2=();0;(11=0;0;(dl*d2);break;d2=();0;if(fabs(d2)<cout<<輸入錯(cuò)誤：表達(dá)式中沒(méi)有合法運(yùn)算數(shù)Gendl