堆栈应用－后缀式四则计算器

文章类别：C语言程序设计 | 发表日期:2008-9-24 14:44:36

本计算器利用堆栈来实现。
1、定义后缀式计算器的堆栈结构
    因为需要存储的单元不多，这里使用顺序栈，即用一维数组来模拟堆栈：
#define MAX 100
int stack[MAX];
int top=0;
    因此程序中定义了长度为MAX的一维数组，这里MAX用宏定义为常数100，我们可以修改宏定义而重新定义堆栈的大小。
    整型数据top为栈顶指示，由于程序开始时堆栈中并无任何数据元素，因此top被初始化为0。
2、存储后缀式计算器的运算数
    我们定义了堆栈stack[MAX]后，就可以利用入栈操作存储先后输入的两个运算数。
下面看一下是如何实现的：
int push(int i)        /*存储运算数，入栈操作*/
{
    if(top<MAX)
    {
        stack[++top]=i;    /*堆栈仍有空间，栈顶指示上移一个位置*/
        return 0;
    }
    else                /*堆栈已满，给出错误信息，返回出错指示*/
    {
        printf("The stack is full");
        return ERR;
    }
}
    我们在调用函数push时，假如它的返回值为0，说明入栈操作成功；否则，若返回值为ERR(在程序中说明为-1)，说明入栈操作失败。
3、从堆栈中取出运算数
    当程序中读完了四则运算符后，我们就可以从堆栈中取出已经存入的两个运算数，构成表达式，计算出结果。取出运算数的函数采用的正是出栈算法。在本例中，实现该算法的函数 为pop():
int pop();        /*取出运算数，出栈操作*/
{
    int var;      /*定义待返回的栈顶元素*/
    if(top!=NULL)   /*堆栈中仍有数据元素*/
    {
        var=stack[top--];    /*堆栈指示下移一个位置*/
        return var;
    }
    else        /*堆栈为空，给出错误信息，并返回出错返回值*/
        printf("The stack is cmpty!\n");
    return ERR;
}
    同样，假如堆栈不为空，pop()函数返回堆栈顶端的数据元素，否则，给出栈空提示，并返回错误返回值ERR。
4、设计完整的后缀式计算器
    有了堆栈存储运算数，后缀式计算器的设计就很简单了。程序首先提示用户输入第一个运算数，调用push()函数存入堆栈中；而后提示用户输入第二个运算数，同样调用push()函数存入堆栈中。接下来，程序提示用户输入+,-,*,/四种运算符的一种，程序通过switch_case结构判定输入运算符的种类，转而执行不同的处理代码。以除法为例，说明程序的执行流程：
        case '/':
            b=pop();
            a=pop();
            c=a/b;
            printf("\n\nThe result is %d\n",c);
            printf("\n");
            break;
    程序判定用户输入的是除号后，就执行上述代码。首先接连两次调用pop()函数从堆栈中读出先前输入的运算数，存入整型数a和b中；然后执行除法运算，结果存入单元c中。这时需要考虑究竟谁是被除数，谁是除数。由于开始我们先将被除数入栈，根据堆栈“先进后出”的原则，被除数应该是第二次调用pop()函数得到的返回值。而除数则是第一次调用pop()函数得到的返回值。
    最后程序打印出运算结果，并示提示用户是否继续运行程序：
printf("\t Continue?(y/n):");
l=getche();
if(l=='n')
    exit(0);
    假如用户回答是"n"，那么结束程序，否则继续循环。

完整的程序代码如下：
#include<stdio.h>
#include<conio.h>
#include<stdlib.h>
#define ERR -1
#define MAX 100        /*定义堆栈的大小*/
int stack[MAX];        /*用一维数组定义堆栈*/
int top=0;            /*定义堆栈指示*/

int push(int i)        /*存储运算数,入栈操作*/
{
    if(top<MAX)
    {
        stack[++top]=i;    /*堆栈仍有空间，栈顶指示上移一个位置*/
        return 0;
    }
    else
    {
        printf("The stack is full");
        return ERR;
    }
}
int pop()        /*取出运算数，出栈操作*/
{
    int var;        /*定义待返回的栈顶元素*/
    if(top!=NULL)    /*堆栈中仍有元素*/
    {
        var=stack[top--];    /*堆栈指示下移一个位置*/
        return var;        /*返回栈顶元素*/
    }
    else
        printf("The stack is empty!\n");
    return ERR;
}
void main()
{
    int m,n;
    char l;
    int a,b,c;
    int k;
    do{
        printf("\tAriothmatic Operate simulator\n");    /*给出提示信息*/
        printf("\n\tPlease input first number:");      /*输入第一个运算数*/
        scanf("%d",&m);
        push(m);            /*第一个运算数入栈*/
        printf("\n\tPlease input second number:");    /*输入第二个运算数*/
        scanf("%d",&n);
        push(n);            /*第二个运算数入栈*/
        printf("\n\tChoose operator(+/-/*//):");
        l=getche();         /*输入运算符*/
        switch(l)            /*判定运算符，转而执行相应代码*/
        {
            case '+':
                b=pop();
                a=pop();
                c=a+b;
                printf("\n\n\tThe result is %d\n",c);
                printf("\n");
                break;
            case '-':
                b=pop();
                a=pop();
                c=a-b;
                printf("\n\n\tThe result is %d\n",c);
                printf("\n");
                break;
            case '*':
                b=pop();
                a=pop();
                c=a*b;
                printf("\n\n\tThe result is %d\n",c);
                printf("\n");
                break;
            case '/':
                b=pop();
                a=pop();
                c=a/b;
                printf("\n\n\tThe result is %d\n",c);
                printf("\n");
                break;
        }
        printf("\tContinue?(y/n):");        /*提示用户是否结束程序*/
        l=getche();
        if(l=='n')
            exit(0);
    }while(1);
}

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