计算机用C语言求解实际问题实习报告.doc

计算机实习报告面向过程编程用C语言求解实际问题班级： 学号： 姓名： 实习时间：201X年7月4日-7月15日一、问题描述基础类第40个任务简单表达式计算：编程完成10进制以内数据四则运算（+、-、*、/）表达式的计算。二、需求分析（这一部分主要是确定要做什么，以及问题的边界。如下例所示，完成带括号的10以内的数据四则运算，不支持单目运算。具体来说，就是给出程序的基本功能和性能，设计问题的输入/输出）表达式计算任务的功能是：（1）读入表达式。假设整个表达式为字符串，且按从左到右顺序读入，在读入的时候逐步分析读入的内容是数据，还是运算符；（2）计算表达式。假设表达式的计算规则是：（a）参与运算的数字仅为09；（b）不支持单目运算，即不允许有负数参与运算；（c）支持的双目运算符号为+、-、*、/，其中*和/是同级运算符，+和-是同级运算符；且*和/优先级高于+和-；（d）表达式计算时，先计算优先级高的运算，再计算优先级低的运算，同级运算则从左往右顺序计算；（e）表达式中可以出现小括号运算符，它的作用是改变表达式运算符计算顺序，且小括号可以嵌套，内括号优先级高于外括号。（3）输出计算结果。为了便于查看运算结果，假设输出结果形式是：表达式=结果。例如：7+2-4/1*2+(2*3/(2-1)=7；程序中有如下性能：表达式有效性简单检查。即输入的表达式除支持的运算符（+、-、*、/）和数字09之外，仅可以出现#（表达式结束标志，优先级最低的运算符）。其他任何符号视为无效表达式，提示出错，重新回到表达式的输入初始状态。三、程序设计（这一部分主要是说怎么做，以及语言环境对问题处理的特殊影响。如下例所示，表达式读入方法，计算流程，辅助数据结构，结果输出格式。具体来说，就是给出程序的数据结构，模块划分，主要的算法流程，主程序结构）针对需要做如下设计：（1）数据结构设计l 因为表达式是逐步读入的，且数据类型为字符串，在此设计一个字符变量c接收当前读入的数据值；char c；l 表达式计算过程中，优先级低的运算法和相关运算数需要首先保留起来，高优先级运算符先运算，同级运算符则从左到右运算，对此规定同级符号中左运算符的优先级高于右运算符。设计一个一维数组存储支持的运算符，二维数组存储表达式中运算符之间的大小关系。char OP8=0 , + , - , * , / , ( , ) , #;由于C语言的数组下标从0开始计数，为了方便使用，假设下标0位置存储字符0。Operat_Table88=0,0,0,0,0,0,0,0, 0, 0, 0, 0, 0,?, 0,?,=;二维数组中的0是为了把有效数据放到非零位置而专门设计的占位符号。l 考虑到表达式的分析中用到栈来保存运算符和运算操作数，在此设计两个字符两类的栈OPTR和OPND，其中：OPTR，保留操作符。由于假设#是表达式的结尾符，它需要在表达式中配套出现，故初始化OPTR后，必须立即在其中压入一个#。OPND，保留操作数。读入的暂时不用的数字要依读入的顺序压入进OPND，中间计算结果也压入该操作符栈。因为OPND保留的数据类型为”char”，故设计实现的程序要求表达式的每一个中间计算结果取值只能为09，且不可以为负数。定义为全局量的栈为：char OPTR, OPND；（2）模块设计l 本任务的主要算法是表达式的计算，相对应的模块是char EvaluateExpression( )。功能：读入和计算表达式，返回值为计算结果，类型为char。出错返回-1，否则返回正常计算结果char EvaluateExpression()InitStack(OPTR); Push(OPTR,#);/初始化操作符栈，且压入表达式起始符号#InitStack(OPND);/初始化操作数栈c=getchar();/读入一个字符 /判断是表达式结束符#否？并且操作符栈中的运算都计算完否？都不是，则循环while (c!=#|GetTop(OPTR)!=#)if (!In(c, OP)/判断是有效运算符否？Push(OPND, c); /不是运算符，则必是操作数，直接压入数据栈c=getchar();/读入下一个字符else switch(Precede(GetTop(OPTR),c)/是操作符,则判断栈顶与读入字符c的优先级case:/ 栈顶运算符优先级高，则完成栈顶运算符运算Pop(OPTR, theta);/弹出栈顶运算符Pop(OPND,b); Pop(OPND,a);/弹出数据栈两个数据Push(OPND,Operate(a,theta,b);/计算，并将计算结果压入数据栈break;case ?:/当，出现括号()不匹配couterror!, =, 分别表示first优先级高于、等于和小于second。否则，则出错，给出提示信息。l 运算符计算函数char Operate( a, theta, b)；功能：对数据a, b进行theta计算。返回结果类型是char。（3）主程序结构本任务的主程序结构如下：四、程序实现（这一部分主要是说子程序的实现，以及引用的语言资源。具体来说，就是给出程序模块的实现）（1）为了支持计算算法的实现，用到两个栈数据结构，在代码中声明栈存储的数据类型是char。为了简化程序的编写，引用STL资源stack，两个栈分别是：stack OPTR;stack OPND;在代码中所有栈的操作均引用STL支持的stack操作完成。（2）char In(c, OP)函数实现遍历运算符数组OP8，查找是否为合法运算符，是，则返回OP数组中符号下标。（3）char Precede(first, second)函数实现两次调用In(first, OP)，In(second, OP)函数，得到first, second下标，再遍历运算符优先级关系数组Operat_Table88，确立first, second的关系是, =, 和出错?。（4）char Operate( a, theta, b)函数实现转换字符a, b为数字，转换公式是a-0; b-0; 完成(int) z=a theta b计算。返回结果仍然是char, 所以返回z+0。五、程序测试（这一部分主要是说用什么数据测试程序，保证程序的每一条分支上的语句都被调试。具体来说，就是进行程序白盒测试）对表达式计算进行测试，设计如下数据：l 1+2#，输出该为3，测试加法正确完成，+由于#计算；l 1+2-3#, 输出该为0，测试+,-同级运算时，表达式从左往右顺序计算；l 1*4/2#，输出该为2，测试*,/同级运算时，表达式从左往右顺序计算；l 1+2*3/1-3/1*2#, 输出该为1，测试*, /高于+运算，同级则从左往右顺序计算；l 1+2-4#，没有输出。因为中间计算结果为-1，语句Push(OPND, Operate(a, theta, b)不正确执行；l (1+2#，(不匹配，出错，提示error。l 1+2-3)/3#, ) 不匹配，出错，提示error。l -1+2#，没有输出，因为不支持单目运算。l 8+2#, 输出错。因为函数char Operate( a, theta, b)不正确返回取值。六、设计小结（这一部分分析程序的优缺点，提出可能的改进方案）关于简单表达式的计算设计的程序优点是：完成10以内数据的四则运算表达式的计算。程序有详细的操作提示，用户只要根据提示输入表达式，则结果立即显示出来。缺点是：（1）只能完成10以内的数据运算如果改进char EvaluateExpression()函数中的操作数读入，使之能够接收float数据的读入，则可以完成浮点数的表达式计算。当表达式当成字符串读入时，浮点数函数流程是：（2）不支持单目运算如果在char EvaluateExpression()函数之前对表达式进行分析，分出单目运算和双目运算，则程序也可以改进，支持单目运算。网络资料介绍，这需要编译原理中的知识对表达式进行分析，把表达式字符串改为“逆波兰式表示方式”，再运算。关于这一点因为超出所学知识太多，在此不能给出具体改进意见。（3）非Windows可视化操作界面目前程序是for DOS界面，如果改为Windows可视化操作界面，则需要用到VC编程知识，创建一个操作窗口：从Edit窗口接收表达式输入，再将代码放入“计算”按钮触发执行的函数段中。七、使用说明（这一部分主要是说程序安装说明和启动。具体来说，就是给出程序的运行软硬件环境，启动方法，操作步骤，如果程序有完整的提示，操作步骤可以简写）本程序提交的是for DOS源代码Run_Exp.cpp，所以用VC打开该程序Run_Exp.cpp，再经过编译、连接，直接提示：Input Expression=，此时可以键入表达式字符串，记得以#结束表