数据结构教程第三版上机实验指导C++源程序

//文件名:excise2.cpp #include <stdio.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include <math.h> #define MAXNAME 7 //标识符中的最多字符个数 #define MAXPRIORITY 6 //最大的运算符优先级 #define MAXTOKEN 100 //最大的标识符个数 #define MAXSTACK 100 //栈大小 #define MAXSTRING 101 //表达式中最多的字符个数 #define HASHSIZE 101 //哈希表的大小 #define LASTOPERAND 17 //最后一个运算数的下标 typedef double Value_type; typedef enum kind_tag {UNARYOP,BINARYOP,OPERAND,LEFTPAREN,RIGHTPAREN,ENDEXPR} Kind_type; typedef struct { char name[MAXNAME]; //标识符名 Kind_type kind; //标识符类型 union { int pri; //优先级 Value_type val; //值 } info; } Token_type; Token_type lexicon[MAXTOKEN]={ //标识符表 {"#",ENDEXPR}, //0:结束符 {"(",LEFTPAREN}, //1:左括号 {")",RIGHTPAREN}, //2:右括号 {"~",UNARYOP,6}, //3:负号 {"abs",UNARYOP,6}, //4:求绝对值 {"sqrt",UNARYOP,6}, //5:求平方根 {"exp",UNARYOP,6}, //6:求ex {"ln",UNARYOP,6}, //7:求log2 {"log10",UNARYOP,6}, //8:求log10 {"sin",UNARYOP,6}, //9:求sin {"cos",UNARYOP,6}, //10:求cos {"tanh",UNARYOP,6}, //11:求tanh {"+",BINARYOP,4}, //12:二元"+" {"-",BINARYOP,4}, //13:二元"-" {"*",BINARYOP,5}, //14:二元"*" {"/",BINARYOP,5}, //15:二元"/" {"%",BINARYOP,5}, //16:二元"%" {"^",BINARYOP,6}}; //17:二元"^" int hashtable[MAXTOKEN]; //哈希表 int infix[MAXTOKEN]; //存放中缀表达式 int postfix[MAXTOKEN]; //存放后缀表达式 int inlength; //扫描infix表达式的指针 int postlength; //扫描postfix表达式的指针 int parencount; //表达式中括号个数 int tokencount; //lexicon[]中的标识符个数 int Hash(char *name) //在哈希表中查找name的下标 { int h=name[0] % HASHSIZE; while (1) { if (hashtable[h]==-1) break; else if (strcmp(lexicon[hashtable[h]].name,name)==0) break; //name在哈希表中 else { if (name[1]=='\0') h+=31; else h+=name[1]; h%=HASHSIZE; //找另一个位置 } } return abs(h); } void MakeHashTable() //构造哈希表 { int i; for (i=0;i<HASHSIZE;i++) //置初值 hashtable[i]=-1; for (i=1;i<=LASTOPERAND;i++) hashtable[Hash(lexicon[i].name)]=i; } Kind_type Kind(int h) //返回lexicon[h]的类型 { return(lexicon[h].kind); } int Priority(int h) //返回lexicon[h]的优先级 { return(lexicon[h].info.pri); } int Leading() //判断是否为开头位置 { int k; if (inlength<=-1) return 1; else return (k=Kind(infix[inlength]))==LEFTPAREN || k==UNARYOP || k==BINARYOP; } void PutToken(int h) //将lexicon中的下标h添加到infix中 { inlength++; infix[inlength]=h; } void PutToken1(int h) //将lexicon中的下标h添加到postfix中 { postlength++; postfix[postlength]=h; } int ExtractWord(char str[],int pos,char *word) //从str[]的pos处提取一个单词 { int i; char *pw=word; for (i=pos;isalpha(str[i]) || isdigit(str[i]);i++) //当前字符为字母或数字时 *pw++=tolower(str[i]); //转化为小写字母后添加到word中 *pw='\0'; return i; } int FindWord(char str[],int pos) //找到一个单词,进行相应的处理 { int h; char word[MAXTOKEN]; pos=ExtractWord(str,pos,word); h=hashtable[Hash(word)]; if (h!=-1) //在哈希表中找到时 { if (Leading()==1) { if (Kind(h)==BINARYOP) { printf("二元运算符位置不正确\n"); return -1; } else PutToken(h); } else { if (Kind(h)!=BINARYOP) { printf("应为二元运算符\n"); return -1; } else PutToken(h); } return pos; } else //h==-1时 { printf(" >>不正确的标识符\n"); return -1; } } int FindNumber(char str[],int pos) //找到一个操作数,进行相应的处理 { if (Leading()==0) { printf("常量位置不正确\n"); return -1; } else //将当前识别的操作数添加到lexicon表中 { lexicon[++tokencount].kind=OPERAND; lexicon[tokencount].info.val=atof(&str[pos]); //将该操作数串转换成数值 strcpy(lexicon[tokencount].name,"number"); PutToken(tokencount); //将lexicon中对应的下标添加到infix中 for (;isdigit(str[pos]) || str[pos]=='.';pos++); //扫描完该操作数 return pos; } } int FindSymbol(char str[],int pos) //找到一个符号或括号,进行相应的处理 { int h,k; char word[MAXTOKEN]; word[0]=str[pos]; word[1]='\0'; pos++; if ((h=hashtable[Hash(word)])==-1) //在lexicon中找不到该符号 { printf("表达式中存在不能识别的符号\n"); return -1; } else if (Leading()==1) //若之前有"("、一元或二元运算符 { if (Kind(h)==RIGHTPAREN) //当前符号为")" { printf("不应为右括号\n"); return -1; } else if (Kind(h)!=BINARYOP) //当前符号不为二元运算符,将其添加到infix中 PutToken(h); else //当前符号为二元运算符 { if (strcmp(word,"+")==0); //为"+"时,应是一元"+",不做任何事件 else if (strcmp(word,"-")==0) //为"-"时,应是一元"-",将"~"添加到infix中 PutToken(hashtable[Hash("~")]); else //其他二元运算符为非法 { printf(" >>二元运算符不正确\n"); return -1; } } } else //Leading()=0时 { if (Kind(h)==BINARYOP || Kind(h)==RIGHTPAREN) //将二元运算符或")"添加到infix中 PutToken(h); else { printf("二元运算符不正确\n"); return -1; } } if ((k=Kind(h))==LEFTPAREN) parencount++; else if (k==RIGHTPAREN) if (--parencount<0) //左、右括号不匹配 { printf("太多的右括号\n"); return -1; } return pos; } void GetToken(int &h) //从infix中取一个标识符 { inlength++; h=infix[inlength]; } void GetToken1(int &h) //从postfix中取一个标识符 { postlength++; h=postfix[postlength]; } void Translate() //将中缀表达式infix转换成后缀表达式postfix { int St[MAXSTACK];int top=-1; //定义栈及栈指针 int h,h1; Kind_type type; postlength=-1; inlength=-1; int endright; //取1或0.1:表示一个运算符处理完毕(需考虑优先级) do { GetToken(h); switch(type=Kind(h)) { case OPERAND: //为运算符,直接添加到postfix中 PutToken1(h); break; case LEFTPAREN: //为"(",将其进栈 top++; St[top]=h; break; case RIGHTPAREN: //为")",出栈运算符添加到postfix中直到遇到"(" h=St[top];top--; while (top>-1 && Kind(h)!=LEFTPAREN) { PutToken1(h); h=St[top];top--; } break; case UNARYOP: //为一元或二元运算符 case BINARYOP: endright=0; do { if (top==-1) //栈空 endright=1; else if (Kind(St[top])==LEFTPAREN) endright=1; else if (Priority(St[top])<Priority(h)) endright=1; else if (Priority(St[top])==Priority(h) && Priority(h)==MAXPRIORITY) endright=1; else { h1=h; //将当前h放在当前高优先运算符的后面 endright=0; h=St[top];top--; PutToken1(h); h=h1; } } while (endright==0); top++;St[top]=h; break; case ENDEXPR: while (top>-1) { h=St[top];top--; PutToken1(h); } break; } } while (type!=ENDEXPR); PutToken1(0); //在postfix中添加ENDEXPR } int ProcessExpress(char *instring) //对原表达式进行预处理 { int len,pos; inlength=-1; parencount=0; tokencount=LASTOPERAND; len=strlen(instring); instring[len]='\0'; for (pos=0;pos<len;) { if (instring[pos]==' ') //忽略空格字符 pos++; else if (isalpha(instring[pos])) //处理字母 pos=FindWord(instring,pos); else if (isdigit(instring[pos]) || instring[pos]=='.') //处理数字 pos=FindNumber(instring,pos); else //处理符号 pos=FindSymbol(instring,pos); if (pos==-1) return 0; } if (parencount!=0) printf("左右括号不匹配\n"); PutToken(0); //在infix中添加ENDEXPR return 1; } void DispInfix() //输出中缀表达式 { int i; printf(" 中缀表达式(变换前):"); for (i=0;i<=inlength;i++) { if (strcmp(lexicon[infix[i]].name,"number")==0) printf("%g ",lexicon[infix[i]].info.val); else printf("%s ",lexicon[infix[i]].name); } printf("\n"); printf(" 中缀表达式(变换后):"); for (i=0;i<=inlength;i++) printf("%d ",infix[i]); printf("\n"); } void DispPostfix() //输出后缀表达式 { int i; printf(" 后缀表达式(变换前):"); for (i=0;i<=postlength;i++) { if (strcmp(lexicon[post