C语言堆栈应用之逆波兰法表达式求值

前言：大学的时候为了更好的理解栈的应用，写了个基于堆栈的表达式求值程序，今天搬上来，修行尚浅，不喜勿喷

一、实现功能

在窗口中输入要求的表达式，实现表达式的求值计算，包括带“（）”的表达式，以及小数表达式的求值，基本得以实现。经程序处理计算后输出结果。

效果如下

二、算法概述

假设有两个栈：snum(用来存放运算数)、sope(用来存放符号)；

假设现有一表达式：3+2*4+6/（2+1），求值过程如下：

1. 判断是数字还是字符（±*/ （）），是数字就入到snum栈。

2. ①若是字符‘+’‘-’‘*’‘/’ ‘（’时调用处理函数进行入栈或计算处理：（a）.若sope栈空或现在取到的符号为‘（’时入栈(b).获得sope栈顶元素的值并与现在取到字符进行优先级比较：如果现在的字符（运算符）的优先级小于SOpe栈顶元素的值的优先级，那么从snum中取出两个数字与现在字符进行计算，把得到结果入栈；否则将字符入到sope栈
②当出现‘）’，取出sope中的栈顶元素（运算符）和snum中的两个数字进行相应计算，计算结果再次入栈并把sope的栈顶元素（’）’）出栈。

3. 在字符中没有出现字符串结束标识符（‘\0’）时，重复1、2步。

4. 对输入表达式（字符串），进行处理完后，若sope栈未空，则从snum取出两个数字、从sope中取出运算符进行计算处理，计算结果再入栈。

当sope为空栈时，从snum取出最后结果并输出结果。

三、源代码

废话不多说，下面直接上源代码,程序不多，都有注释，不在一一解释。

#define.h头文件 #

#ifndef define_header
#define define_header
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#include<math.h>#define STACK_INIT_SIZE 100//定义栈的初始分配空间
#define STACKINCRENMENT 10//栈的分配增量//定义栈
typedef struct
{double *top;//栈顶double *base;//栈底int stacksize;//当前栈的大小
}stack;stack *creatorStack(stack *s);//创建并初始化栈
stack *clearStack(stack *s);
void push(stack *s,double e);//入栈
void pop(stack *s,double *e);//出栈void deal_ope(stack *snum,stack *sope,double ope);//符号出现+ - * /（ 时处理函数
void deal_bracket(stack *snum,stack *sope);//符号出现） 时处理的函数
int get_pri(double ope);//获取符号优先级
void compute(stack *snum,double ope);//计算函数
int stack_is_empty(stack *L);//判断是否为栈空函数
int Get_Top(stack *S, double *e) ;//获取栈顶元素
int f_int(double a);//浮点型转int型函数
#endif

#man.c文件#

#include"define.h"
int main()
{stack snum,sope;int i=0,j=0;double value1=0,value=0;int flag_shuzi=0,flag_dian=0;double old_ope=0,t;char str[32];creatorStack(&snum);creatorStack(&sope);printf("###################欢迎您使用表达式求值计算器#####################\n###################2017年10月25日#################################\n");
printf("请输入表达式，然后按回车键进行计算：\n");while(1){gets(str);while (str[i]!= '\0'){//获取输入的数字if((str[i] >= '0' && str[i] <= '9')||str[i]=='.'){//value = value * 10 + str[i] - '0';value1=str[i]-'0';if(str[i]=='.')  //str[i]为‘.’时，说明是小数进行处理，并把此时的value1置0；保证valu不变{flag_dian=1;value1=0;}if(flag_dian){t=1/(pow(10.0000,j));    //字符串转为小数的数值value=value+value1*t;j++;}elsevalue=value*10+value1;//非小数点if ((str[i+1] < '0' || str[i+1] > '9')&&str[i+1]!='.'){flag_shuzi = 1;flag_dian=0;j=0;} }else//ope{if (flag_shuzi)//value里面存储了数字，将其入栈{push (&snum, value);flag_shuzi = 0;//清0value1=value=0;}if(str[i] == ')')// ）出现时的处理{deal_bracket(&snum,&sope);}else //+-*/( 等情况 {deal_ope(&snum,&sope,str[i]);} } i++; } //如果flag_shuzi = 1.说明还有数值,将其入栈if (flag_shuzi){push(&snum,value);flag_shuzi=0;} while (!stack_is_empty(&sope)){pop(&sope,&old_ope);compute(&snum,old_ope);}value=0;i=0;pop(&snum,&value);//取出结果、打印结果printf("%s = %f\n",str,value); value1=value=0;memset(str,0,32);printf("请再次输入：\n");}return 1;
}

#method.c文件#

#include"define.h"
void deal_ope(stack *snum,stack *sope,double ope)
{double old_ope;//如果sope符号栈是空栈或者符号为‘(’if (stack_is_empty(sope) || (f_int(ope)) == '('){//将括号(入栈push(sope,ope);return ;}//获得当前的符号栈的栈顶Get_Top(sope,&old_ope);if (get_pri(ope) > get_pri(old_ope))//传入符号大于当前栈顶，则将传入符号入栈{      push(sope,ope);return ;    }while (get_pri(ope) <= get_pri(old_ope)) //如果传入的符号优先级小于当前栈顶符号{//将当前栈顶的符号取出与数字栈中顶端的两个数字进行计算pop(sope,&old_ope);compute(snum,old_ope);if (stack_is_empty(sope)){break;}Get_Top(sope,&old_ope);}push(sope,ope);
}
/*如果检测到符号时')',则执行该函数，参数为数字栈和符号栈*/
void deal_bracket(stack *snum,stack *sope)
{double old_ope;//获得当前的符号栈的栈顶符号Get_Top(sope,&old_ope); while ((f_int(old_ope)) != '('){   pop(sope,&old_ope);     //当前符号出栈然后将数字出栈两个进行计算,在括号内优先级最高，compute(snum,old_ope);Get_Top(sope,&old_ope);//然后再次取出当前符号栈栈顶符号，至到出现‘(’   }pop(sope,&old_ope);//最后将出现的左扩号出栈丢弃
}
int get_pri(double ope) //获取运算符的优先级
{switch(f_int(ope)){case '(':   return 0;break;case '+':case '-':   return 1;break;case '*':case '/':   return 2;break;default :   return -1;break;}
}void compute(stack *snum,double ope)/* 将两个数出栈、根据ope符号计算，然后再次入栈 */
{double n,n1,n2;pop(snum,&n2);//依次获得数值栈的栈顶两个数pop(snum,&n1);switch(f_int(ope)) //计算{case '+':   n = n1 + n2; break;case '-':   n = n1 - n2; break;case '*':   n = n1 * n2; break;case '/':   n = n1 / n2; break;}push(snum,n); //计算完再入栈n=n1=n2=0;
}
int f_int(double a) //浮点型数据转为整型数据
{int b;b=a;return b;
}

#SqStack.c文件#

#include"define.h"
stack *creatorStack(stack *s)
{s->base=(double*)malloc(STACK_INIT_SIZE *sizeof(double));if(NULL==s) //假设s没有分配成功{exit(-1);}s->top=s->base;//初始化栈s->stacksize=STACK_INIT_SIZE;
}stack *clearStack(stack *s)//清空栈
{if(NULL==s->base){printf("\n Sorry, stack does not exist！\n");return ;}s->top=s->base;return s;
}void push(stack *s,double e)//进栈操作
{if((s->top-s->base)>STACK_INIT_SIZE) //s是否已满，若栈满，重新分配空间{s->base=(double*)realloc(s->base,(STACKINCRENMENT+STACK_INIT_SIZE)*sizeof(double));if(NULL==s->base){return;}//将栈顶指针指向栈顶s->top=s->base+s->stacksize;s->stacksize+=STACKINCRENMENT;}*(s->top)=e;//将元素e，写入栈顶s->top++;
}void pop(stack *s,double *e)//出栈
{if(s->top==s->base){exit(-1);}s->top--;*e=*(s->top);
}
int stack_is_empty(stack *s)//判断栈是否为空
{return (s->top ==s->base);
}
int Get_Top(stack *S, double *e) //获取栈点元素
{  if(S->top == S->base)  return -1;  else *e=*(S->top-1); return 1;
}