逆波兰计算器（push()与pop()的使用）
一、实验目的
了解逆波兰计算器的算法思想、熟练掌握进栈与出栈的思想（push()函数与pop()函数），并且能够在日后的程序开发中进行应用。
二、实验内容
通过逆波兰计算器算法与进栈、出栈的思想编写一个简单的计算器程序。
三、实验环境
1.硬件环境：笔记本电脑。 安装内存：4G。 CPU配置：inter i5-3230。
2.软件环境：Windows7、64位操作系统。
3.编程软件：C-free。
四、操作方法和实验步骤
- 实验中用到的主要函数与定义有：main()主函数、值栈val、把输入端的字符压入值栈val的push()函数、能弹出并返回栈顶值的pop()函数、将字符串类型转换成双精度类型的atof()函数、获取下一个运算符或数值操作数的getop()函数。
- 逆波兰计算器的工作原理如下：
从键盘输入一系列的数字与运算符，如：2 1 - 4 5 + *\n。程序通过getop()函数从前往后依次读取输入值，当读取值为数字时将该数字通过push()函数压入值栈val中，即将数值 2 赋值给val[0]、将数值 1 赋值给val[1]直到当读取值为运算符时，通过pop()函数将先后压入的两个值取出并做运算（由于这里调用了两次pop()函数，所以此前的两个值栈中的数值已被弹出，因此此时值栈val可以理解为已被清空），之后将运算结果再次压入栈中，即将该结果赋值给val[0]。
完成一系列的操作后，程序继续通过getop()函数从前往后依次读取输入值，当读取值为数字时将该数字通过push()函数压入值栈val中，即将数值 4 赋值给val[1]、将数值 5 赋值给val[2]，直到当读取值为运算符时，通过pop()函数将先后压入的两个值取出并做运算（由于这里调用了两次pop()函数，所以此前的两个值栈中的数值已被弹出），之后将运算结果再次压入值栈val中，即将该结果赋值给val[1]；程序继续通过getop()函数读取输入值，下一个读取的输入值为运算符 * ，这时再通过pop()函数将压入的两个值（val[0]和val[1]）取出并做运算,之后将运算结果再次压入栈中，即将该结果赋值给val[0];此时整个运算已经结束,当程序读取输入值为 ’\n’时，通过pop()函数返回栈顶的值，该值即为运算的最终结果，其运算结果为 9 。
五、程序具体实现
1.下方所述程序主要包含一个main主函数、push()和pop()函数的定义、atof()函数的定义、getop()函数的定义。
2.实验程序在push()和pop()函数的定义部分，使用了数据结构中栈的知识，定义了一个值栈val。
3.算法的具体实现过程如下流程所示：
4.程序的代码如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> /* for atof() */
#define MAXOP 100 /* max size of operand or operator */
#define NUMBER '0' /* signal that a number was found */
int getop(char[]);
void push(double);
double pop(void);
/* 逆波兰计算器程序 */
main()
{
int type;
double op2;
char s[MAXOP];
while ((type = getop(s)) != EOF) {
switch (type) {
case NUMBER:
push(atof(s));
break;
case '+':
push(pop() + pop());
break;
case '*':
push(pop() * pop());
break;
case '-':
op2 = pop();
push(pop() - op2);
break;
case '/':
op2 = pop();
if (op2 != 0.0)
push(pop() / op2);
else
printf("error: zero divisor\n");
break;
case '\n':
printf("\t%.8g\n", pop());
break;
default:
printf("error: unknown command %s\n", s);
break;
}
}
return 0;
}
//push()和pop()函数的定义
#define MAXVAL 100 /* maximum depth of val stack */
int sp = 0; /* next free stack position */
double val[MAXVAL]; /* value stack */
/*push()函数：把输入端的字符压入值栈val */
void push(double f)
{
if (sp < MAXVAL)
val[sp++] = f;
else
printf("error: stack full, can't push %g\n", f);
}
/*pop()函数：弹出并返回栈顶值 */
double pop(void)
{
if (sp > 0)
return val[--sp];
else {
printf("error: stack empty\n");
return 0.0;
}
}
#include <ctype.h>
int getch(void);
void ungetch(int);
/* getop()函数：获取下一个运算符或数值操作数 */
int getop(char s[])
{
int i, c;
while ((s[0] = c = getch()) == ' ' || c == '\t')
;
s[1] = '\0';
if (!isdigit(c) && c != '.')
return c; /* not a number */
i = 0;
if (isdigit(c)) /* collect integer part */
while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
;
if (c == '.') /* collect fraction part */
while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
;
s[i] = '\0';
if (c != EOF)
ungetch(c);
return NUMBER;
}
//getch()与ungetch()函数的定义
#define BUFSIZE 100
char buf[BUFSIZE]; /* buffer for ungetch */
int bufp = 0; /* next free position in buf */
int getch(void) /* get a (possibly pushed-back) character */
{
return (bufp > 0) ? buf[--bufp] : getchar();
}
void ungetch(int c) /* push character back on input */
{
if (bufp >= BUFSIZE)
printf("ungetch: too many characters\n");
else
buf[bufp++] = c;
}
六、测试结果及讨论
测试结果如下图所示：
相关讨论：
1.重点理解快速排序的核心算法。
2.根据实验所想要达到的效果来对程序进行初步的设想。
3.根据要实现的具体功能来选择所对应的适合的函数。
4.要深入理解栈的思想，本实验通过设置一个值栈，从而巧妙地对运算结果进行分步的储存与取出，进而实现了该逆波兰计算器。
七、实验心得
本实验的重点就是进栈、出栈的思想，通过设置一个值栈，从而巧妙地对运算结果进行分步的储存与取出，进而实现了该逆波兰计算器。其中，我认为比较重点的是pop()函数定义部分的“return val[–sp]；”语句，该语句实现了每次调用该函数时，都可以弹出原本压入的数值；pop()与push()函数的定义与使用是实现逆波兰计算器功能的核心。
而在实验进行的过程中，我也学习到了，要根据最终目的去选择适合的程序设计，要根据程序中要实现的某一块功能来选择合适的函数来实现这一功能，逐成深入地一步步来达到整个目的的实现。