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  • 计算下面数学表达式的值:cos3.56+log1035+ln8.56+e2.63+tan0.78 输入:无。 输出:表达式的值。
  • 这里限定的表达式求问题是:用户输入一个包含“+”、“-”、“*”、“/”、正整数和圆括号的合法数学表达式,计算表达式的运算结果 2.输入 表达式字符串 3.输出 表达式 4.样例输入 15 5.提示 1)运算符...

    一、实验要求

    1.描述

    这里限定的表达式求值问题是:用户输入一个包含“+”、“-”、“*”、“/”、正整数和圆括号的合法数学表达式,计算该表达式的运算结果

    2.输入

    表达式字符串

    3.输出

    表达式值

    4.样例输入

    15

    5.提示

    1)运算符优先级关系

     

    ×

    (

    )

    #

    >

    >

    <

    <

    <

    >

    >

    >

    >

    <

    <

    <

    >

    >

    ×

    >

    >

    >

    >

    <

    >

    >

    >

    >

    >

    >

    <

    >

    >

    (

    <

    <

    <

    <

    <

    =

     

    )

    >

    >

    >

    >

     

    >

    >

    #

    <

    <

    <

    <

    <

     

    =

    2)涉及的基本操作(函数)

    函数名

    功能

    函数名

    功能

    InitStack()

    初始化栈

    Push()

    入栈

    GetTop()

    获栈顶元素

    Precede()

    优先级比较

    Pop()

    出栈

    Operate()

    运算

    3)解题思想实现算法描述

    OperandType EvaluateExpression()
    { //算术表达式求值的算符优先算法。设OPTR和OPND分别为运算符栈和运算数栈,OP为运算符的集合。
        InitStack(OPTR);Push(OPTR,'#');
        InitStack(OPND);c=getchar();
        while(c!='#'||GetTop(OPTR)!='#')
        {
            if(!In(c,OP))
            {
                Push((OPND,c);
                c=getchar();
            }
            //不是运算符则进栈
            else
                switch(Precede(GetTop(OPTR), c)
                {
                    case '<'://栈顶元素优先权低
                        Push(OPTR,c); c=getchar(); break;
                    case '=':// 脱括号并接收下一个字符
                        Pop(OPTR, x); c=getchar(); break;
                    case ‘>’://出栈,并将运算结果入栈
                        Pop(OPTR,theta);
                        Pop(OPND,b); Pop(OPND,a);
                        Push(OPND,Operate(a,theta,b));
                }//swith
        }//while
        return GetTop(OPND);
    }//EvaluateExpression

    二、需求分析

    本实验通过C语言来实现数据结构中的栈,以及通过使用栈这个数据结构完成1~9整数之间的加、减、乘、除四则混合运算的实验,并完成指定的测试操作。

    1. 从键盘输入:数字1-9、“(”左括号、“)”右括号、“+”加号、“-”减号、“*”乘号、“/”除号构成的表达式并以“#”号结尾,结果输出:形如:“结果=”+表达式的值。
    2. 本程序没有边界约束,违反输入规则的均会导致程序运行失败。

    三、概要设计

    1.抽象数据类型的定义

    typedef struct{
        SElemType *base; //在栈构造之前和销毁之后,base的初值为NULL
        SElemType *top; //栈顶指针,设栈顶、栈底指针的目的是便于判断栈是否为空
        int stacksize; //当前已分配的存储空间,以元素为单位.
    }SqStack;//栈
    

    2.主程序的流程图

    3.本程序各功能模块之间均不互相调用,单独成块,由主函数一一调用。

    四、详细设计

    1.程序开始预编译部分如下:

    //头文件
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    // 函数结果状态代码
    #define OVERFLOW -2
    #define TRUE 1
    #define FALSE 0
    #define OK 1
    #define ERROR 0
    
    typedef int Status;
    
    typedef char RElemtype;
    typedef int DElemtype;
    
    //内存空间数量级
    #define STACK_INIT_SIZE 100
    #define STACKINCREMENT 10
    
    typedef struct {
        RElemtype *base;
        RElemtype *top;
        int stacksize;
    } SqStack1;//运算符栈类型定义
    
    typedef struct {
        DElemtype *base;
        DElemtype *top;
        int stacksize;
    } SqStack2;//操作数栈类型定义
    

    2.程序主要功能函数如下:

    DElemtype EvaluateExpression();//计算表达式值
    Status OPTR_InitStack(SqStack1 *S);//运算符栈的初始化
    Status OPND_InitStack(SqStack2 *S);//操作数栈的初始化
    RElemtype OPTR_GetTop(SqStack1 S);//取运算符栈的栈顶元素
    DElemtype OPND_GetTop(SqStack2 S);//取操作数栈的栈顶元素
    Status OPTR_Push(SqStack1 *S, RElemtype e);//压栈
    Status OPND_Push(SqStack2 *S, DElemtype e);//压栈
    RElemtype OPTR_Pop(SqStack1 *S, RElemtype *e);//出栈
    DElemtype OPND_Pop(SqStack2 *S, DElemtype *e);//出栈
    char Precede(char a, char b);//运算符优先级比较
    DElemtype Operate(DElemtype d, char e, DElemtype f);//操作数d、f参加e运算的结果
    extern int In(char c);//判断c是否是运算符

    3.函数调用关系图

    五、调试分析

    1. 在EvaluateExpression()表达式计算中,默认开始初始化OPTR运算符栈和OPND运算数栈,在运算符栈的栈底要默认有一个“#”号用于结束表达式的计算和字符输入。刚开始我没加,导致程序一直需要输入字符,无法结束,之后加上,解决。
    2. In(char c)运算符判断函数,刚开始写时忘记加入左右括号和“#”号的判断,没有对“#”号导致EvaluateExpression()函数中的while循环成死循环状态,最终使程序陷入死循环;没有判断括号,导致括号入错栈,造成表达式的计算的顺序和计算的数的位置出现问题,括号被做为数值参与到运算,同时导致运算数栈存在计算完成,元素仍有存留的现象,最终导致计算结果不正确。
    3. 如何将输出的char字符转成正确的int数值存入操作数栈中?解决办法:每次存入OPND的char字符减去字符‘0’的ASCII值从而得到正确的int数值,在存入其中。
    4. 比较两个运算符的优先级函数char Precede(char a, char b)思路解析:

    运算符优先级比较表:

    将运算符之间的优先级制作成一张表格,使用二维数组存放;

        char pre[][7] = {
                //将运算符之间的优先级制作成一张表格
                {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
                {'<', '<', '<', '<', '<', '=', '0'},
                {'>', '>', '>', '>', '0', '>', '>'},
                {'<', '<', '<', '<', '<', '0', '='}
        };
    

    通过两个switch语句来定位需要判断符号的优先级所对应的数组的一维下标和二维下标,取出指定的元素,'>'表示a>b;'<'表示a<b;'0'表示不可能出现的比较;“(“=”)”表示左右括号相遇,括号内的运算已经完成, “#“=”#” 表达式求值完成。

    switch (a) {
            case '+':i = 0;break;
            case '-':i = 1;break;
            case '*':i = 2;break;
            case '/':i = 3;break;
            case '(':i = 4;break;
            case ')':i = 5;break;
            case '#':i = 6;break;
            default:return OVERFLOW;
        }
        switch (b) {
            case '+':j = 0;break;
            case '-':j = 1;break;
            case '*':j = 2;break;
            case '/':j = 3;break;
            case '(':j = 4;break;
            case ')':j = 5;break;
            case '#':j = 6;break;
            default:return OVERFLOW;
        }
    

    六、测试数据与结果

    1.开始界面

    2.输入 指定格式的运算符表达式(因为格式有所要求,故不做边界测试)

    如:2+3x(5+6-3x2)+4/(6-4)-3x3+1=11

    结果如下:

    3.输出结果格式:“结果=” +表达式的值

    实验成功!

    附录——源代码清单

    fun.h

    //头文件
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    // 函数结果状态代码
    #define OVERFLOW -2
    #define TRUE 1
    #define FALSE 0
    #define OK 1
    #define ERROR 0
    
    typedef int Status;
    
    typedef char RElemtype;
    typedef int DElemtype;
    
    //内存空间数量级
    #define STACK_INIT_SIZE 100
    #define STACKINCREMENT 10
    
    typedef struct {
        RElemtype *base;
        RElemtype *top;
        int stacksize;
    } SqStack1;//运算符栈类型定义
    
    typedef struct {
        DElemtype *base;
        DElemtype *top;
        int stacksize;
    } SqStack2;//操作数栈类型定义
    
    extern DElemtype EvaluateExpression();//计算表达式值
    extern Status OPTR_InitStack(SqStack1 *S);//运算符栈的初始化
    extern Status OPND_InitStack(SqStack2 *S);//操作数栈的初始化
    extern RElemtype OPTR_GetTop(SqStack1 S);//取运算符栈的栈顶元素
    extern DElemtype OPND_GetTop(SqStack2 S);//取操作数栈的栈顶元素
    extern Status OPTR_Push(SqStack1 *S, RElemtype e);//压栈
    extern Status OPND_Push(SqStack2 *S, DElemtype e);//压栈
    extern RElemtype OPTR_Pop(SqStack1 *S, RElemtype *e);//出栈
    extern DElemtype OPND_Pop(SqStack2 *S, DElemtype *e);//出栈
    extern char Precede(char a, char b);//运算符优先级比较
    extern DElemtype Operate(DElemtype d, char e, DElemtype f);//操作数d、f参加e运算的结果
    extern int In(char c);//判断c是否是运算符
    

    main.c

    #include "fun.h"
    /**
     * 默认栈底有一个结束符‘#’
     * 操作符忘记判断#号 (号 )号  死了多次
     * 操作数ascii值转int再运算 死了两次
     */
    Status OPTR_InitStack(SqStack1 *S) {//运算符栈的初始化
        //构造一个空栈S
        S->base = (RElemtype *) malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(RElemtype));
        if (!S->base) return (OVERFLOW); //存储分配失败
        S->top = S->base;
        S->stacksize = STACK_INIT_SIZE;
        return OK;
    }
    
    Status OPND_InitStack(SqStack2 *S) {//操作数栈的初始化
        //构造一个空栈S
        S->base = (DElemtype *) malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(DElemtype));
        if (!S->base) return (OVERFLOW); //存储分配失败
        S->top = S->base;
        S->stacksize = STACK_INIT_SIZE;
        return OK;
    }
    
    RElemtype OPTR_GetTop(SqStack1 S) {//取运算符栈的栈顶元素
        if (S.top == S.base) return ERROR;//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERROR
        return *(S.top - 1); //栈顶指针不变
    }
    
    DElemtype OPND_GetTop(SqStack2 S) {//取操作数栈的栈顶元素
        if (S.top == S.base) return ERROR;//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素,并返回OK;否则返回ERROR
        return *(S.top - 1); //栈顶指针不变
    }
    
    Status OPTR_Push(SqStack1 *S, RElemtype e) {//压栈
        //插入元素e为新的栈顶元素
        if (S->top - S->base >= S->stacksize) {//栈满,追加存储空间
            S->base = (RElemtype *) realloc(S->base, (S->stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(RElemtype));
            if (!S->base) return (OVERFLOW);
            S->top = S->base + S->stacksize;
            S->stacksize += STACKINCREMENT;
        }
        *S->top++ = e;
        return OK;
    }
    
    
    Status OPND_Push(SqStack2 *S, DElemtype e) {//压栈
        //插入元素e为新的栈顶元素
        if (S->top - S->base >= S->stacksize) {//栈满,追加存储空间
            S->base = (DElemtype *) realloc(S->base, (S->stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(DElemtype));
            if (!S->base) return (OVERFLOW);
            S->top = S->base + S->stacksize;
            S->stacksize += STACKINCREMENT;
        }
        *S->top++ = e;
        return OK;
    
    }
    
    RElemtype OPTR_Pop(SqStack1 *S, RElemtype *e) {//出栈
        //若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR
        if (S->top == S->base) return ERROR; //栈空
        *e = *--S->top;
        return *e;
    }
    
    DElemtype OPND_Pop(SqStack2 *S, DElemtype *e) {//出栈
        //若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e返回其值,并返回OK;否则返回ERROR
        if (S->top == S->base) return ERROR; //栈空
        *e = *--S->top;
        return *e;
    }
    
    char Precede(char a, char b) {
        /**
         * 比较两个运算符的优先级;
         * a,b中存放待比较的运算符;
         * '>'表示a>b;
         * '0'表示不可能出现的比较.
         */
        int i, j;
        char pre[][7] = {
                //将运算符之间的优先级制作成一张表格
                {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '<', '<', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
                {'>', '>', '>', '>', '<', '>', '>'},
                {'<', '<', '<', '<', '<', '=', '0'},
                {'>', '>', '>', '>', '0', '>', '>'},
                {'<', '<', '<', '<', '<', '0', '='}
        };
        switch (a) {
            case '+':
                i = 0;
                break;
            case '-':
                i = 1;
                break;
            case '*':
                i = 2;
                break;
            case '/':
                i = 3;
                break;
            case '(':
                i = 4;
                break;
            case ')':
                i = 5;
                break;
            case '#':
                i = 6;
                break;
            default:
                return OVERFLOW;
        }
        switch (b) {
            case '+':
                j = 0;
                break;
            case '-':
                j = 1;
                break;
            case '*':
                j = 2;
                break;
            case '/':
                j = 3;
                break;
            case '(':
                j = 4;
                break;
            case ')':
                j = 5;
                break;
            case '#':
                j = 6;
                break;
            default:
                return OVERFLOW;
        }
        return pre[i][j];
    }
    
    DElemtype Operate(DElemtype d, char e, DElemtype f) {//操作数d、f参加e运算的结果
        DElemtype i = d, j = f, result;
        switch (e) {
            case '+':
                result = i + j;
                break;
            case '-':
                result = i - j;
                break;
            case '*':
                result = i * j;
                break;
            case '/':
                result = i / j;
                break;
            default://可能不会被使用
                printf("出现非法运算符,程序终止!");
                exit(0);
        }
        return result;
    }
    
    int In(char c) {//判断c是否是运算符
        return c == '+' ||
               c == '-' ||
               c == '*' ||
               c == '/' ||
               c == '(' ||
               c == ')' ||
               c == '#' ?
               TRUE : FALSE;
    }
    
    DElemtype EvaluateExpression() {//计算表达式值
        /**
         * 算术表达式求值的算符优先算法;
         *设OPTR和OPND分别为运算符栈和运算数栈;
         */
        SqStack1 OPTR;
        SqStack2 OPND;
        DElemtype a, b;
        char flag;
        char c, x, theta;
        OPTR_InitStack(&OPTR);
        OPTR_Push(&OPTR, '#');//默认栈底有一个结束符‘#’
        OPND_InitStack(&OPND);
        c = getchar();
        while (c != '#' || OPTR_GetTop(OPTR) != '#') {
            if (In(c) != TRUE) {//不是运算符则进操作数栈
                OPND_Push(&OPND, c - '0');
    
                c = getchar();
            } else {
                flag = Precede(OPTR_GetTop(OPTR), c);
                switch (flag) {
                    case '<'://栈顶元素优先权低
                        OPTR_Push(&OPTR, c);
                        c = getchar();
                        break;
                    case '='://脱括号并接收下一字符
                        OPTR_Pop(&OPTR, &x);
                        c = getchar();
                        break;
                    case '>'://退栈并将运算结果入栈
                        OPTR_Pop(&OPTR, &theta);
                        OPND_Pop(&OPND, &b);
                        OPND_Pop(&OPND, &a);
                        OPND_Push(&OPND, Operate(a, theta, b));
                        break;
                }//swith
            }
        }//while
        return OPND_GetTop(OPND);
    }//EvaluateExpression
    
    int main() {
        DElemtype c;
        printf("请输入一个算数表达式(操作数为1~9的整数)并以“#”号结束:");
        c = EvaluateExpression();
        printf("结果=%d\n", c);
    }
    

     

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  • C语言的表达式由运算符和运算对象组成,任何一个表达式都有一个确定的值,称为该表达式的值 运算符的优先级与结合性 戳这里,超详解 常用运算符 数学函数的使用(需要#include<math.h>) 函数名 ...

    第三章 运算符与表达式

    运算符与表达式

    更具运算对象的个数,运算符可分为三类:

    • 单目运算符
    • 双目运算符
    • 三目运算符

    C语言的表达式由运算符和运算对象组成,任何一个表达式都有一个确定的值,称为该表达式的值

    运算符的优先级与结合性

    戳这里,超详解

    常用运算符

    数学函数的使用(需要#include<math.h>)

    函数名 功能
    sqrt(x) 计算x的平方根,x应当>0
    fabs(x) 计算x的绝对值
    log(x) 计算ln x
    log10(x) 计算lg x
    exp(x) 计算ex
    pow(x,y) 计算xy
    sin(x) 计算sinx的值,为弧度制
    cos(x) 计算cosx的值,为弧度制

    关系运算符

    C语言没有提供专门的布尔类型来表示逻辑值,而是用非0值表示真,用0值表示假,若一个表达是为真,则它的值时1,否则为0.

    逻辑运算符

    逻辑运算的对象除了关系表达式之外还可以是整型、实型、字符型数据以及其他表达式,只要逻辑运算对象的值非0就相当于真。

    条件运算符

    语法:
    <表达式1>?<表达式2>:<表达式3>;
    若表达式1为真,则条件表达式的结果为表达式2,否则为表达式3

    赋值及复合赋值运算符

    其优先级仅高于逗号

    自增、自减运算符

    要注意a++和++a的区别,两条语句运行后,a都自增了1,前者表达式的值仍为a,后者表达式的值为自增过后的a

    运算过程重点数据类型转换

    C语言提供了两种类型转换方式:自动类型转换和强制类型转换

    表达式中的自动类型转换

    原则是将参与运算的操作数转换成其中占用内存最大的操作数类型,即数据类型的长度有低向高进行转换

    char,short
    int
    unsigned
    long
    float
    double

    以上为自动格式转换遵循的顺序表

    赋值中的自动类型转换

    其类型转化的原则是:将右边表达式的值转换为左边变量的类型,可以看到,在由高长度变量类型向低长度类型赋值时会丢失精度。

    强制类型转换

    语法:

    (<类型>)<表达式>;
    
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  • C语言函数

    2021-03-31 16:51:13
    函数可以接受零个或多个参数传入,计算完成返回零个或一个。 函数作用:重复使用代码,使代码精简化 2 函数使用 2.1 库函数调用 在数学中有很多函数,可以直接在C语言中使用,例如:sin()、cos()。这些...

    1 函数定义

    函数是一段代码,一组一起执行一个任务的语句。函数可以接受零个或多个参数的传入,计算完成返回零个或一个值。
    函数的作用:重复使用代码,使代码精简化

    2 函数的使用

    2.1 库函数的调用

    在数学中有很多的函数,可以直接在C语言中使用,例如:sin()、cos()。这些函数的使用方法与数学使用方法是一致的。使用函数通常称为调用函数。函数调用语法如下:

    函数名(参数1,参数2,……)

    说明:
    (1) 调用函数要按照函数定义,按照顺序给出正确数量、正确类型的参数。
    (2) 传递给函数的参数值是表达式的结果,这包含:字面量(字面量(literal)是用于表达源代码中一个固定值的表示法(notation))、变量、函数的返回值、计算结果。
    (3) 像printf()一样,sin()、cos()都是C语言使用标准库定义的函数,这类函数称为标准函数。使用标准函数通常要添加标准函数所在的头文件。常用的函数还有sqrt()、pow()、fabs()等。
    (4) 注意使用sin()、cos()、sqrt()、pow()、fabs()等数学函数在代码中,需要加入头文件math.h;在编译时加上链接库-lm。

    2.2 自定义函数

    自定义的函数格式如下:

    返回类型 函数名(参数列表){
    语句1;
    语句2;
    语句3;
    …………;
    }

    例如:

    int Sub(int a,int b){	//自定义了一个函数
        return a+b;
    }
    

    2.3 函数详解

    1.函数的构成
    函数由函数头加函数体构成的。

    • 函数头:
      返回类型
      函数名
      参数列表
    • 函数体
      函数需要执行的操作语句

    2. 函数分类说明
    (1) 根据有无参数列表,函数分为:无参函数和有参函数。
    (2) 根据有无返回类型,函数分为:无返回值函数和有返回值函数。

    3. 函数的返回值

    • return语句
      表示停止函数执行
    return;
    

    return可以在停止函数执行的同时返回一个值。

    return 表达式;
    

    在一个函数中可以有多个return语句。

    • 返回值
      (1) 返回值可以传递给变量。
      (2) 返回值可以传递给函数。
      (3) 返回值可以丢弃。

    4. 没有返回值的函数

    void 函数(参数列表)
    
    • 特点
      不能使用带值的return;
      可以没有return;
      调用时没有返回值;
      5. 关于函数的其他说明
      (1) main()是一个特殊的自定义函数。
      (2) 定义函数不会执行函数体代码,只有调用函数时,才是真正执行。
      (3) 函数名也是标识符,也要遵守与变量一样的命名规则。
      (4) 函数没有参数时,参数列表可以为空,也写入关键字void表示为空。
      (5) 函数没有返回值时,返回类型必须写void。

    6. VIM编辑器的快捷方式

    快捷键 功能
    K/ 查看标准库函数/Linux系统函数说明
    Ctrl+n/Ctrl+p 标识符自动补全
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  • c语言中全局变量初始化

    万次阅读 2017-04-18 21:31:11
    c语言中局部变量可以用类型相符任意表达式来初始化,而全局变量只能用常量表达式初始化,尤其对于全局变量来说,不能用一个数学函数或者其他需要在运行时才能计算出结果的表达式进行初始化。 因为程序开始运行...

    c语言中局部变量可以用类型相符的任意表达式来初始化,而全局变量只能用常量表达式初始化,尤其对于全局变量来说,不能用一个数学函数或者其他的需要在运行时才能计算出结果的表达式进行初始化。

    因为程序开始运行时要用适当的值来初始化全局变量,所以初始值必须保存在编译生成的可执行文件中,因此初始值在编译时就要计算出来,然而有些数学函数例如sin(3.14)的值必须在程序运行时调用sin函数才能得到,所以不能用来初始化全局变量。

    编译时和运行时时两个不同的概念。c语言为了简化编译器的实现,从语法上规定全局变量只能用常量表达式来初始化。

    全局变量在定义时如果不初始化则值为0.而局部变量如果定义时不初始化值是不确定的。

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  • c语言实现利用栈的计算器 1、效果 输入数学表达式 输入为数字 和“+ - * / ^(平方) r(根号)s(sin) c(cos) t(tan) l(ln)以及括号" ...//根据int数组计算实际的值 double cal(int* arr, int flag) {
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    2019-07-19 08:59:10
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