计算器程序设计 数据结构课程设计指导书

一、课程设计的基本任务数据结构是一门涉及多门课程的课程，难度较大，需要较好的C语言的程序设计和调试能力，如果学生能够按照要求，从时间和精力上保证完全的投入，相信能够有很大的收获，学生要发挥自主学习的能力，充分利用时间，安排好课设的时间计划，并在课设过程中不断检测自己的计划完成情况，及时的向教师汇报。《数据结构》课程设计是计算机科学与技术专业的主要实践性教学环节。在进行了专业基础课和《数据结构》课程的基础上，设计一个实际的应用软件，初步软件设计的基本方法，提高进行工程设计的基本技能及分析、解决实际问题的能力，为毕业设计和以后的工程实践打下良好的基础。2二、课程设计的基本要求课程设计按照教学要求需要一周时间完成，总共至少要上机调试程序10小时。对每个题目要有需求分析，在需求分析中，将题目中要求的功能进行叙述分析，并且设计解决此问题的数据存储结构，（有些题目已经指定了数据存储的，按照指定的设计），设计或叙述解决此问题的算法，描述算法建议使用流程图，进行算法分析指明关键语句的时间复杂度。给出实现功能的一组或多组测试数据，程序调试后，将按照此测试数据进行测试的结果列出来。对有些题目提出算法改进方案，比较不同算法的优缺点。如果程序不能正常运行，写出实现此算法中遇到的问题，和改进方法；2对每个题目要有相应的源程序（可以是一组源程序，即详细设计部分）：源程序要按照写程序的规则来编写。要结构清晰，重点函数的重点变量，重点功能部分要加上清晰的程序注释。程序能够运行，要有基本的容错功能。尽量避免出现操作错误时出现死循环；3最后提供的主程序可以象一个应用系统一样有主窗口，通过主菜单和分级菜单调用课程设计中要求完成的各个功能模块，调用后可以返回到主菜单，继续选择其他功能进行其他功能的选择。1、能力培养要求①巩固和加深对数据结构的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。②培养学生选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。③过实际编译系统的分析设计、编程调试，掌握应用软件的分析方法和工程设计方法。④够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果，正确绘制系统和程序框图。⑤通过课程设计，培养学生严肃认真的工作作风，逐步建立正确的生产观念、经济观念和全局观念。2、学生提交课程设计报告要求1）设计题目2）设计目的33）设计内容4）程序流程图5）源程序6）软件测试报告（包括所用到的数据及结果）4三、课程设计的基本步骤和方法1、学生以自学为主，独立完成设计任务，注重学生能力的培养。2、教师要注意按学生基础和能力提出要求，辅导时要有侧重，做到因材施教。对基础差的学生要勤检查多指导，对能力强的学生应提出更高的要求，增加些选作内容，充分发挥其潜力。3、教师要教书育人。要求学生从点滴开始，每步操作都要按规定去做，以培养严肃认真的科学态度。选定方案要考虑经济效益，坚持勤俭节约的原则。要教育学生团结协作，遵守纪律，爱护公物。通过设计提高业务能力，提高思想觉悟。4、课程设计安排①教师下达设计任务书任务书内容包括题目、主要技术指标和要求、给定条件及原始数据、所用仪器设备和参考资料及文献等。教师讲授必要的设计思路和设计方法。②生完成预设计本阶段学生应明确任务，查阅资料及文献（主要自学），掌握工程设计基本方法，确定设计方案，进行设计分析，完成预设计。③实验阶段经教师审查通过预设计方案后，即可进行编程调试。实验由学生独立完成，教师定时指导。④设计总结阶段本阶段学生要认真完成课程设计报告书，整理技术资料，如有需要还应写出课程设计的心得体会和改进意见。5课程设计报告书包括：设计任务及主要技术指标、设计方案及论证结果、系统的原理框图、设计程序、实验结果、实验中主要问题及故障现象的分析及设计结论等。报告书中还应附实验数据、系统软硬件环境、使用说明及参考资料等。6郑州轻工业学院课程设计任务书题目模拟计算器的程序专业、班级计算机科学与技术10-01学号541007010157姓名郑峰弓主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容：设计一个模拟计算器的程序，要求能对包含加、减、乘、除、括号运算符及SQR和ABS函数的任意整型表达式进行求解。设计要求：要检查有关运算的条件，并对错误的条件产生报警。参考资料：C++.C语言程序设计，数据结构（c语言版）完成期限：2012-6-21指导教师签名：课程负责人签名：2012年6月21日7郑州轻工业学院本科数据结构课程设计总结报告设计题目：模拟计算器的程序学生姓名：郑峰弓系别：计算机科学与工程专业：计算机科学与技术班级：10级1班学号：541007010157指导教师：卢冰李晔2012年6月21日8一、设计题目（任选其一）模拟计算器的程序要求能对包含加、减、乘、除、括号运算符及SQR和ABS函数的任意整型表达式进行求解。二、运行环境（软、硬件环境）WindowXP环境下运行三、算法设计的思想本程序采用栈的算法设计思想，为了实现算符优先算法，首先建立两个栈，一个字符型栈YF，用于存储运算符，一个浮点型栈YS，用于存储运算数据。算法的基本思想：1.建立两个空栈，将表达式起始符“\n”为运算符压入栈底2.顺序读取每个字符，每次读取判断是运算符还是数据，若是运算符则和运算符栈YF的栈顶元素进行优先性的比较，做相关的操作，若是数据符，将一个连续的数字字符读入到一个字符数组中，将这个字符数组，通过atof()函数将字符串转化成浮点型数据，然后将这个浮点数据压入YS数据栈，知道整个表达式读取完毕。四、算法流程图略五、算法设计分析1.建立的两个栈，栈的操作方法都包括栈的建立InitStack（），入栈函数Push（），取栈顶元素函数GetTop（），出栈函数Pop（），判断是否是空栈函数StackEmpty（），两个栈分别进行运算符和运算数的相关操作。2.对于一个表达式，进行求值应满足以下运算规则：先算乘除，后算加减；从左到右依次计算，先算括号里面的，后算括号外面的，遇到绝对值运算符A（A代表abs的缩写，表示进行绝对值9运算，形式是（4-9）A运算结果是5.00），和运算符S（S代表sqrt的缩写，表示进行开放运算形式是（2）S运算结果是1.41），A和S的优先性是比“）”的优先性低一级。开方和取绝对值时一定要注意输入格式（表达式）A和（表达式）S。3.运算符的游行先比较。Precede(chars1,chars2)比较两个字符的优先性，若是S1的优先级高于S2的优先性，则返回‘’,若是S1的优先级高于S2的优先性，则返回‘’,若是两个字符的优先级相同，则返回‘=’，该函数中包括括号匹配问题，就是括号必须成对出现，若是不成对出现，将提示括号不匹配4.合法运算符的判断Put（）函数，只要是输入的运算符是‘+’‘-’‘*’‘/’‘A’‘S’，若是以上运算符Put（）函数返回ture否则返回false5.本程序还右容错处理，（1）栈空的时候将会提示空栈，计算机将响一下短笛退出系统（2）当遇到不合法字符，不是英文的字符，括号不匹配问题，计算机将响一下短笛退出系统（3）输入的表达式不符合数学运算比如：除数不能为0，开方的不能为负数，若是计算机将响一下短笛退出系统6.本程序优好的操作界面，主界面将会提示你能输入的运算符和运算数，每次运算一个表示结果是，系统将会提醒是否继续操作，按Y键，表示继续进行表达式的运算，按N键计算机将响一下短笛退出系统。六、运行结果分析图1.图1表示，运行窗口的主界面，界面中提示你能输入的运算符和运算数的，防止用户输入不正确的字符，造成系统报错。10图2.图2表示加法运算图3.图3，表示减法运算11图4，图4，表示单独的除法运算图5图5，表示单独的乘法运算12图6，图6，表示取绝对值运算图7图7，表示开方运算13图8图8，表示绝对值和开方的混合运算图9，图9，表示加减乘除的混合运算，按其优先性进行运算，程序将一个个的获取表达式的字符，按照字符的顺序，字符的优先性进行相关的操作，每次读取进行判断，将字符按类别分别压入栈内。14图10图10，表示混合运算的级取绝对值和开方运算图11图11，表示缺少左括号问题，报错后直接退出系统退出时计算机将给出一声短笛15图12，图13图12，表示不符合数学运算（除数不能为0），图13，表示开方数不能为负数，报错后直接退出系统，退出时计算机将给出一声短笛16图14图14，表示运行表达式后退出系统的操作，退出时计算机将给出一声短笛七、收获及体会本次课程设计的时间虽然很短，但是感觉收获颇深的。首先，对本学期所学的数据结构课程再次加深理解。这次我选择的课程设计的题目是模拟计算器的程序，程序设计采用栈的算法结构，当初学的时候感觉栈就是一种操作，没用真正感觉到它的用处，但是，这次让我深深地感觉到栈的强大的功能，再次加深了对栈的理解。其次，自己的能力也有很大的提高。第一是分析问题的能力，给一道题目，能很快的写出算法分析，知道用哪些和不用哪些，先设计整体算法，在进行细节算法。第二是解决问题的能力，写好程序要进行方法调试，总要出错的，运用所学的知识逐个解决问题。最后，同时也查到自己的不足之处，感觉也是大家的不足之处，平时的只靠老师布置的作业题来训练自己，是远远不够的，我们学计算机的平时应该多做一些练习，才能在最后在做课程设计时，不会手忙脚乱。还有就是，希望学校多给我们一些实践的环节。附代码：#includestdio.h17#includestdlib.h#includemath.h#includemalloc.h#includeprocess.h#includectype.h#defineMAX20#defineSTACKSIZE5//建立两个栈，一个运算符栈和一个操作数栈typedefstruct{char*base;char*top;intstacksize;}Qstack;typedefstruct{double*base;double*top;intstacksize;}SQstack;//建立一个栈(字符型)用于存储运算符voidInitStack(Qstack&S){S.base=(char*)malloc(MAX*sizeof(char));S.top=S.base;S.stacksize=MAX;}voidPush(Qstack&S,chare)//元素入栈{if(S.top-S.base=S.stacksize){S.base=(char*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKSIZE)*sizeof(char));S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize=S.stacksize+STACKSIZE;}*S.top=e;S.top++;18}voidGetTop(Qstack&S,char&e)//获取栈顶元素{if(S.base==S.top)return;e=*(S.top-1);}voidPop(Qstack&S,char&e)//出栈{if(S.base==S.top)return;S.top--;e=*S.top;}boolStackEmpty(Qstack&S)//判断栈是否为空{if(S.base==S.top)returntrue;elsereturnfalse;}//建立一个栈(浮点型)用于存储数据voidInitStack(SQstack&S){S.base=(double*)malloc(MAX*sizeof(double));S.top=S.base;S.stacksize=MAX;}voidPush(SQstack&S,doublee)//元素入栈{if(S.top-S.base=S.stacksize){S.base=(double*)realloc(S.base,(S.stacksize+STACKSIZE)*sizeof(double));S.top=S.base+S.stacksize;S.stacksize=S.stacksize+ST