数据结构课程设计_算术表达式.doc

数据结构课程设计的目标是利用《数据结构》课程中学到的知识，比如线性表、栈、队列、字符串、树、图、查找、排序等，来解决实际问题。在这个具体的设计任务中，我们需要创建一个程序，它能接收不含变量的实数算术表达式，以字符序列的形式输入，然后计算并显示其结果。设计要求分为输入、输出和功能三部分。 程序的输入是通过键盘输入的表达式，这个表达式由常量、运算符和括号组成，且以字符串形式输入，不包含变量。操作数只能是浮点数，运算符包括加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）、左括号（（）、右括号（））以及用于表示输入结束的特殊字符“#”。 程序的输出主要包括表达式的计算结果，以及运算过程的详细展示。这包括运算符栈和运算数栈的变化，字符的出入栈记录，以及整个计算过程的完整展示。 功能要求中，程序需要能够分析输入的表达式是否合法，例如检查分母不为零的情况。数字必须是合法的浮点数，运算符的处理需要遵循一定的规则。如果输入的是非法字符，程序应给出错误提示。合法的表达式会被计算并显示结果。 在概要设计阶段，选择了顺序栈作为数据结构来存储表达式中的操作数和运算符。两个栈被使用，一个用于存放运算符（SqStack1），另一个用于存放操作数或运算结果（SqStack2）。在处理表达式时，会先将操作数栈清空，然后将表达式起始符“＃”作为运算符栈的栈底元素。接着，程序会逐个读取表达式的字符，遇到数字则放入操作数栈，遇到运算符则与运算符栈的栈顶运算符比较优先级，进行相应的操作，直到表达式完全求值。 程序的主要函数包括栈的初始化、入栈、出栈、获取栈顶元素以及比较运算符优先级的功能。此外，还有用于运算的函数和展示运算过程的函数，如 DispStack1 和 DispStack2，用于输出栈中的元素。 详细设计阶段，程序首先定义了运算符栈和运算数栈的数据结构，然后实现了各个功能函数，包括栈的初始化、元素的压入和弹出、运算符的优先级比较以及实际的运算过程。主程序模块会调用这些函数，按照输入、判断、计算和输出的流程来运行。 这个课程设计项目通过实现一个算术表达式求值器，旨在强化学生对数据结构和算法的理解，提升分析问题和解决问题的能力。它要求学生应用所学知识，从需求分析、概要设计到详细设计，完整地构建一个实际的应用程序，同时提供了一个展示计算过程的可视化界面，使得计算过程更为直观易懂。