#科学计算器设计

1、科学计算器设计 （C 语言版 ）学校：学院：计算机信息工程学院语言平台：作者：日期：一、背景和目的计算器是现代日常生活中使用较为频繁的工具之一， 常用的计算器有简易版和科学计算 器两种模式。 简易版的计算器不支持表达式运算， 每次只能输入一个数据或者运算符来计算， 而科学计算器除了容纳简易版计算器的功能外， 还支持表达式运算， 用户可以输入一个合法 的算术表达式来得到所需的结果。常用的算术表达式有三种，前缀表达式，中缀表达式和后缀表达式。中缀表达式：我们平时书写的表达式就是中缀表达式，形如（a+b） * （c+d）,事实上是运算表达式形成的树的中序遍历，特点是用括号来描述优先级。后缀表达式：

2、也叫逆波兰表达式, 事实上是算数表达式形成的树的后序遍历。 中缀表达 式（a+b）* （ c+d ）的后缀表达式是 ab+cd+*，它的特点就是遇到运算符就立刻进行运算。前缀表达式：算数表达式形成的树的前序遍历。日常所书写的是中缀表达式, 但是计算机内部是用后缀表达式计算, 所以此程序的用户 使用中缀表达式作为输入,程序将中缀表达式转化为后缀表达式后再进行运算并输出结果。由于今后工作将使用 C语言进行开发，而C语言是一个功能强大并且很灵活的语言，为复习和巩固C编程，故决定用 C语言编写一个科学计算器。本次开发采用 C语言，以面对过程思想进行开发，使用的数据结构有队列和栈。二、模块设计本次开发,

3、使用的控制台输入,并直接在控制台输出。科学计算器的功能组件如下：三、详细设计士宏：#defi ne TEST/表示测试阶段#defi ne MAX_SIZE 100/表达式长度#defi ne LBRACKET 0/左括号#defi ne RBRACKET 1/右括号#defi ne ADD 2/加#defi ne SUB 3/减#defi ne MUL 4/乘#defi ne DIV 5/乘#defi ne INT 6/整数#defi ne DOUBLE 7/浮点数数据结构：表达式节点struct ExprNodeint n;/ 表达式节点类型double p;/ 表达式节点数据;中缀表达式

4、：struct ExprNode infixExprMAX_SIZE;int infixLen; 后缀表达式： struct ExprNode suffixExprMAX_SIZE;int suffixLen;后缀转换栈：int transStackMAX_SIZE;int transTop;后缀表达式运算栈：struct ExprNode calcuStackMAX_SIZE; int calcuTop;函数过程：_inline int get_char( char *c ) 缓冲变量无字符则读入字符 读入成功返回 0, 否者返回 -1 int input_expr( void ) 读入表达

5、式若输入非法字符则返回 -1 ，否则返回 0 int pri( int a, int b )优先级计算若 a 优先于 b 则返回 -1, 否则返回 0 int trans_expr( void ) 中缀表达式转换为后缀表达式 括号不匹配返回 -1, 否则返回 0 _inline int maxn( int a, int b ) 求最大值struct ExprNode calcu( struct ExprNode *a, struct ExprNode *b, int c ) 计算 a 和 b 做 c 运算的结果int calcu_expr( void )计算后缀表达式 表达式计算失败返回 vo

6、id show( void ) 输出运算结果 代码：-1, 否则为 0#include/#define TEST #define MAX_SIZE 100 #define LBRACKET 0/ 表示测试阶段/ 表达式长度/ 左括号#define RBRACKET 1/右括号#define ADD 2/加#define SUB 3/减#define MUL 4/乘#define DIV 5/乘#define INT 6/整数#define DOUBLE 7/浮点数struct ExprNodeint n;/表达式节点类型double p;/表达式节点数据;struct ExprNode inf

7、ixExprMAX_SIZE;int infixLen;struct ExprNode suffixExprMAX_SIZE;int suffixLen;int transStackMAX_SIZE;int transTop;struct ExprNode calcuStackMAX_SIZE;int calcuTop;/ 缓冲变量无字符则读入字符/ 读入成功返回 0, 否者返回 -1/ 中缀表达式/ 后缀表达式/ 后缀转换栈/ 后缀表达式运算栈_inline int get_char( char *c )if ( *c = 0 ) return scanf( %c, c ); return

8、0;/ 读入表达式/ 若输入非法字符则返回 -1 ，否则返回 0 int input_expr( void )char c = 0;int flag = 0, error = 0, s, i; infixLen = 0;while ( get_char(&c) != -1 )switch ( c )case n: flag = -1; break;case (: infixExprinfixLen+.n = LBRACKET; c = 0; break; case ): infixExprinfixLen+.n = RBRACKET; c = 0; break; case +: infixEx

9、prinfixLen+.n = ADD; c = 0; break;case -: infixExprinfixLen+.n = SUB; c = 0; break; case *: infixExprinfixLen+.n = MUL; c = 0; break;case /: infixExprinfixLen+.n = DIV; c = 0; break;default:if ( c = 0 & c = 0 & c = 9 )infixExprinfixLen.p infixExprinfixLen.p*10+(c-0);if ( s ) s+;c = 0;else if ( c = .

10、 )if ( s )error = -1;elseinfixExprinfixLen.n = DOUBLE; s+;c = 0;else break;if ( infixExprinfixLen.n = DOUBLE )for ( i = 1; i s; i+ )infixExprinfixLen.p /= 10;infixLen+;elseerror = -1;c = 0;break;if ( flag ) break;return error;/ 优先级计算/ 若 a 优先于 b 则返回 -1, 否则返回 0 int pri( int a, int b )int c2, p2, i;c0

11、= a; c1 = b;for ( i =0; i = p1 )return -1;return 0;/ 中缀表达式转换为后缀表达式/ 括号不匹配返回 -1, 否则返回 0int trans_expr( void )int i, error = 0, flag; suffixLen = 0;transTop = 0;for ( i = 0; i = INT )/ 当读到数字直接送至输出队列中 suffixExprsuffixLen+ = infixExpri;else if ( infixExpri.n RBRACKET )/ 当读入运算符时/ 将栈中所有优先级高于或等于 T 的运算符弹出，送

12、至输出队列 while ( transTop 0 )if ( pri( transStacktransTop-1, infixExpri.n ) )suffixExprsuffixLen+.n = transStack-transTop;else break;/ 再把运算符入栈 transStacktransTop+ = infixExpri.n;else if ( infixExpri.n = LBRACKET ) / 读到左括号时总是将它压入栈中 transStacktransTop+ = infixExpri.n;else / 读到右括号时flag = -1;/ 将靠近栈顶的第一个左括号

13、上面的运算符依次全部弹出，送至输出队列 while ( transTop 0 )if ( transStacktransTop-1 = LBRACKET )flag = 0; break;suffixExprsuffixLen+.n = transStack-transTop;/ 再丢弃左括号if ( flag ) error = -1;else transTop-;while ( transTop 0 )if ( transStacktransTop-1 = LBRACKET )error = -1;suffixExprsuffixLen+.n = transStack-transTop;/

14、 在测试阶段输出后缀表达式#ifdef TESTfor ( i = 0; i = b ) return a;return b;/ 计算 a 和 b 做 c 运算的结果struct ExprNode calcu( struct ExprNode *a, struct ExprNode *b, int c ) struct ExprNode r;int i, j;r.n = maxn( a-n, b-n ); switch ( c )case ADD: r.p = (a-p)+(b-p); break;case SUB: r.p = (a-p)-(b-p); break;case MUL: r.p

15、 = (a-p)*(b-p); break; case DIV: r.p = (a-p)/(b-p);if ( r.n = INT ) i = a-p;j = b-p; if ( i%j ) r.n = DOUBLE; break;return r;/ 计算后缀表达式/ 表达式计算失败返回 -1, 否则为 0int calcu_expr( void )int i, j, error = 0;struct ExprNode a2, r; calcuTop = 0;for ( i = 0; i = INT ) / 读到数字就将它压入栈 S 中 calcuStackcalcuTop+ = suffi

16、xExpri;else / 读到运算符/ 从栈中依次弹出两个数 X 和 Y for ( j = 0; j 2; j+ )if ( calcuTop ) aj = calcuStack-calcuTop; else error = -1;/以X运算符Y的形式计算出结果，再将结果压入栈Sif ( !error )calcuStackcalcuTop+ = calcu( &a1, &a0, suffixExpri.n ); if ( calcuTop != 1 ) error = -1; return error;/ 输出运算结果void show( void )int i, n;#ifndef T

17、ESTfor ( i = 0; i suffixLen; i+ )switch ( infixExpri.n )case LBRACKET: printf( ( ); break;case RBRACKET: printf( ) ); break;case ADD: printf( + );break;case SUB: printf( - ); break;case MUL: printf( * ); break;case DIV: printf( / ); break;case INT: n = infixExpri.p; printf( %d , n ); break; case DOUBLE: printf( %lf , infixExpri.p ); break; #endifif ( calcuStac