实验项目二：栈的基本操作及其应用

实验目的：

1．掌握栈的定义及实现；

2．掌握利用栈求解算术表达式的方法。

实验要求：

1、    使用链式存储结构完成栈的各种基本操作；

2、    补充完成In(c), Preced(t1,t2),Operate(a,theta,b)三个函数。

实验题目：栈的基本操作及其应用

实验过程：

1、通过修改完善教材中的算法3.22，利用栈来实现算术表达式求值的算法。对算法3.22中调用的几个函数要给出其实现过程：

(1) 函数In(c)：判断c是否为运算符；

(2) 函数Precede(t1,t2)：判断运算符t1和t2的优先级；

(3) 函数Operate(a,theta,b)：对a和b进行二元运算theta。

2、程序运行时，输入合法的算术表达式（中间值及最终结果要在0～9之间，可以包括加减乘除和括号），便可输出相应的计算结果。

实验提示：（仅供参考，每个函数的具体实现可以有多种方法，希望有创新）

1. 将栈的定义和实现单独保存在头文件“stack.h”中，然后在表达式求值的源程序中包含此头文件（即#include“stack.h”）。

2.表达式求值源程序的具体实现

(1) 主函数如下：

void main()

{

Printf(“请输入算术表达式,并以#结束.\n”);

Printf(“the result of expression is:%d\n”,EvaluateExpression());

}

(2) 函数EvaluateExpression的实现见算法3.22

(3) 函数In(c)的实现可以采用以下方式：

Status In(SElemType c)// 应在前面有定义typedef char SElemType;

{ // 判断c是否为运算符

switch(c)

{

case'+':return TRUE;

……//补充完整

default:return FALSE;

}

}

(4) 函数Precede(t1,t2)的实现可以采用以下形式：

SElemType Precede(SElemType t1,SElemType t2)

{ //根据教材表3.1，判断两个运算符的优先关系

SElemType f;

switch(t2)

{

case '+':

case '-':if(t1=='('||t1=='#')

f='<';

else

f='>';

break;

……//补充完整

}

return f;

}

(5) 函数Operate(a,theta,b)的实现可以采用以下方式：

SElemType Operate(SElemType a,SElemType theta,SElemType b)

{

SElemType c;

a=a-48;

b=b-48;

switch(theta)

{

case'+':c=a+b+48;

break;

……//补充完整

}

return c;

}

选做内容：进一步改进，使表达式的中间值及最终结果不局限于0～9之间的个位数。（如果完成要在实验报告中注明）。

实验结果：

输入：2*（4-1）+8

输出：14

该程序能够完成个位数的四则运算。

实验分析：

1.栈的操作的特点；

2.列举调试运行过程中出现的错误并分析原因。

要求：

(1) 程序要添加适当的注释，程序的书写要采用缩进格式。

(2) 程序要具在一定的健壮性，即当输入数据非法时，程序也能适当地做出反应。

(3) 程序要做到界面友好，在程序运行时用户可以根据相应的提示信息进行操作。

(4) 上传源程序到课堂派，源程序保存为calculator.cpp。

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <stdlib.h>using namespace std;
#define MAXSIZE  100                //顺序栈存储空间的初始分配量
#define OK 1
#define ERROR 0typedef int Status;
typedef char ElemType; //链栈的存储结构
typedef struct StackNode
{ElemType data;struct StackNode *next;}StackNode,*LinkStack;//链栈初始化
Status InitStack(LinkStack &S)
{S=NULL;return OK;}//入栈操作
Status Push(LinkStack &S,char e)
{LinkStack p;p=new StackNode;p->data=e;p->next=S;S=p;return OK;} //链栈的出栈
Status Pop(LinkStack &S,char &e)
{LinkStack p;if(S==NULL) return ERROR;e=S->data;p=S;S=S->next;delete p;return OK;} //取栈顶元素
char GetTop(LinkStack S)
{if(S!=NULL) return S->data;} //判断是否是运算符
bool In(char c)
{if(c=='+'||c=='-'||c=='*'||c=='/'||c=='('||c==')'||c=='#') return 1;else return 0;
}//比较OPTR栈顶元素和ch的优先级（运算符的优先级）
char Precede(char t1,char t2)
{char f;if(t1=='+'||t1=='-'){if(t2=='*'||t2=='/'||t2=='(') f='<';else f='>';} else if(t1=='*'||t1=='/'){if(t2=='(') f='<';else f='>';}else if(t1=='(') {if(t2==')') f='=';else f='<';}else if(t1==')'){f='>';}else if(t1=='#'){if(t2=='=') f='=';else f='<';}return f;} //计算简单算术式
char Operate(char a,char theta,char b)
{char ans;if(theta=='+') ans=(a-'0')+(b-'0')+'0';else if(theta=='-') ans=(a-'0')-(b-'0')+'0';else if(theta=='*') ans=(a-'0')*(b-'0')+'0';else if(theta=='/') ans=(a-'0')/(b-'0')+'0';return ans;} //构建函数，求解算数表达式
char EvaluateExpression()
{printf("请输入一个表达式：\n"); StackNode *OPND;//定义运算数栈StackNode *OPTR;//定义运算符栈 InitStack(OPND);              //初始化OPND栈,压入操作数和运算结果InitStack(OPTR);               //初始化OPTR栈，压入操作符char c;//起始输入# cin>>c;Push(OPTR,c);                    //将表达式起始符'#'压入OPTR栈顶char ch;cin>>ch;while(ch!='#'||GetTop(OPTR)!='#')             //用ch!='#'来判断表达式是否扫描完毕，表达式        {                                           //没有扫描完毕或OPTR栈顶元素不为'#'则继续执行if(!In(ch))    {Push(OPND,ch);cin>>ch; }         else switch(Precede(GetTop(OPTR),ch)){case '<':Push(OPTR,ch);cin>>ch;break;case '>':char theta;char a,b;Pop(OPTR,theta);Pop(OPND,b);Pop(OPND,a);Push(OPND,Operate(a,theta,b));break;case '=':char x;Pop(OPTR,x);cin>>ch;break;}                    }return GetTop(OPND);
}                                                   int main()
{char res=EvaluateExpression();printf("结果为:");cout<<res; return 0;
} 

终于完成这个程序了啊，心里很高兴。过程一如既往的困难，因为自己的不细心和小失误，但还好坚持写完了。

书上代码还是不能全信啊，要独立思考。

有两个印象深刻的收获：

1、如何查bug？

第一遍我在查bug的时候照着书本一个字母一个字母的查，这办法挺傻的。

后来我就改变策略了。

如果程序出错了，（1）你可以把分函数一个一个执行，从而精确寻找错误，（2）在程序语句中插入如printf等，通过运行结果查找错误，（3）和别人正确的代码对比，把别人的分函数复制过来使用，精确寻找错误。

2、之前只注意到写程序的时候不能使用中文符号，没想到这次在输入中使用了中文符号致错，花了好长时间才找出来。