简单计算器，四则运算，小括号，实数，剔除空格，封装calculator类

2019-11-08 02:43:49

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供稿：网友

简单表达式的求值，在《数据结构》教课书上有明确的阐述。

先处理只涉及四则运算的情况。

再添加小括号的情况。

然后处理表达式中包含实数的情况。

最后处理表达式中包含空格的情况。

一、对于只涉及加减乘除的表达式.

1设立两个栈，运算符栈和数字栈。

2遍历表达式，解析出里面的数字和运算符。

3数字部分直接压栈，运算符部分视优先级情况而定。

4遍历完毕，数字栈中剩余的那一个数字时，为运算结果。

只涉及四则运算的使用，数字全为整数。

代码的主要逻辑在main函数中。

ch2num函数完成运算符到数字的映射。

规则为：‘#’---0，‘+’---1，‘-’---2，‘*’---3，‘/’---4。

compare二维数组记录运算符之间的优先级。

compare[i][j]=1,表示i比j优先级高；compare[i][j]=0,表示i的优先级不高于j。

Operator_2

函数完成四则运算。简单表达式的求值，在《数据结构》教课书上有明确的阐述。先处理只涉及四则运算的情况。再添加小括号的情况。然后处理表达式中包含实数的情况。最后处理表达式中包含空格的情况。对于只涉及加减乘除的表达式，1设立两个栈，运算符栈和数字栈。2遍历表达式，解析出里面的数字和运算符。3数字部分直接压栈，运算符部分视优先级情况而定。4遍历完毕，数字栈中剩余的那一个数字时，为运算结果。只涉及四则运算的使用，数字全为整数。代码的主要逻辑在main函数中。ch2num函数完成运算符到数字的映射。规则为：‘#’---0，‘+’---1，‘-’---2，‘*’---3，‘/’---4。compare二维数组记录运算符之间的优先级。compare[i][j]=1,表示i比j优先级高；compare[i][j]=0,表示i的优先级不高于j。operator_2函数完成四则运算。

#include<stdio.h>#include<stack>#include<string.h>using std::stack;int ch2num(char ch) {	int num(-1);	switch (ch) {	case '#':num = 0; break;	case '+':num = 1; break;	case '-':num = 2; break;	case '*':num = 3; break;	case '/':num = 4; break;	}//switch	return num;}//ch2numdouble operator_2(double num1, double num2, char ch) {	double num(0.0);	switch (ch) {	case '+':num = num2 + num1; break;	case '-':num = num2 - num1; break;	case '*':num = num2*num1; break;	case '/':num = num2 / num1; break;	}//switch	return num;}//operator_2int compare[5][5] = { { 0 },{ 1 },{ 1 },{ 1,1,1 },{ 1,1,1 } };int main() {	freopen("in.txt", "r", stdin);	char str[250];	stack<double> S_num;	stack<char> S_ch;	while (gets_s(str)) {		while (!S_ch.empty())S_ch.pop();		S_ch.push('#');		while (!S_num.empty())S_num.pop();		int tnum(0);		for (int i(0); str[i] != '/0'; ++i) {			//累加数字			if ('0' <= str[i] && str[i] <= '9') {				tnum *= 10;				tnum += str[i] - 48;			}			//遇到运算符，先把数字tnum压入S_num，然后视优先级情况而定下面的操作。			else {				S_num.push(tnum);				tnum = 0;				if (compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 1)S_ch.push(str[i]);				//运算符str[i]的优先级较高，直接压入。				else {				//将S_ch.top()弹出，一直到存在某个S_ch.top()的优先级低于str[i]。				//由于S_ch栈底部有个'#'，所以不用担心S_ch弹空。					while (compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 0) {						char ch = S_ch.top();						S_ch.pop();						double num1 = S_num.top();						S_num.pop();						double num2 = S_num.top();						S_num.pop();						S_num.push(operator_2(num1, num2, ch));					}//while					S_ch.push(str[i]);				}//if else			}//if else		}//for i		S_num.push(tnum);		char ch('/0');		//依次计算完所有的运算符		while ((ch = S_ch.top()) != '#') {			S_ch.pop();			double num1 = S_num.top();			S_num.pop();			double num2 = S_num.top();			S_num.pop();			S_num.push(operator_2(num1, num2, ch));		}//while		PRintf("%.2f/n", S_num.top());	}//while	return 0;}//main 细节：gets_s函数，gets函数，S_ch栈底预先放置‘#’，作为优先级最低的运算符，功能上类似于“哨兵”。
Freopen(“in.txt”,”r”,stdin)是重定向语句，可以在相应位置安排in.txt文件编辑测试用例，也可以去掉改行代码，自己在控制台输入测试用例。
虽然表达式中只有整数，但是S_num里面存放的元素是double。
Compare的维度明显偏大，可以设置成compare[5][3]。
二、添加小括号。
逻辑上的主要改变就是‘（’，‘）’括号分开处理。
Str[i]为‘（’，则直接压入S_ch；如果栈顶为‘（’，任何运算符的优先级都比它大。
Str[i]为‘）’，视情况脱去跟它相匹配的那个左括号，参考main里的代码。
优先级部分参考compare[5][6]二维数组。
并且完美支持了正数和负数的处理。
比如：
把这(-2)看作是（0-2）的运算
（+2）看作是（0+2）的运算
（2）是在有个puts("here")输出那处理的，先从S_num里pop出来，稍后再压进去，用这种伎俩来统一流程。
-5+3-5这种式子的，第一个-5是看做0-5来处理的。
#include<stdio.h>
#include<stack>
using std::stack;
 
int ch2num(constchar&ch) {
   intnum(-1);
   switch(ch){
   case'#':num = 0; break;
   case'+':num = 1; break;
   case'-':num = 2; break;
   case'*':num = 3; break;
   case'/':num = 4; break;
   case'(':num = 5; break;
   case')':num = 6; break;
   }//switch
   returnnum;
}//ch2num
int operator_2(constint&num1,constint&num2,constchar&ch) {
   intnum(-1);
   switch(ch){
   case'+':num = num2 +num1;break;
   case'-':num = num2 -num1;break;
   case'*':num = num2 *num1;break;
   case'/':num = num2 /num1;break;
   }//switch
   returnnum;
}//operator_2
int compare[5][6] = { { 0 },{ 1, 0, 0,0, 0, 1 },{ 1, 0, 0, 0, 0, 1 },{ 1, 1, 1, 0, 0, 1 },{ 1, 1, 1, 0, 0, 1 } };
 
int main() {
   freopen("in.txt","r",stdin);
   charstr[250];
   stack<int>S_num;
   stack<char>S_ch;
   while(gets_s(str)) {
       while(!S_ch.empty())S_ch.pop();
       S_ch.push('#');
       while(!S_num.empty())S_num.pop();
       inttnum(0);
       for(inti(0); str[i] != '/0';) {
           if('0' <= str[i] && str[i] <= '9') {
               tnum*= 10;
               tnum+= str[i] - '0';
               ++i;
           }
           elseif(str[i] == '(') {
               S_ch.push('(');
               ++i;
           }
           elseif(str[i] == ')') {
               S_num.push(tnum);
               //dealutil (
               charch = S_ch.top();
               if(ch !='(') {//justone operator,if this step is ignored,so...
                   S_ch.pop();
                   intnum1 = S_num.top();
                   S_num.pop();
                   intnum2 = S_num.top();
                   S_num.pop();
                   tnum= operator_2(num1, num2, ch);
               }
               else{
                   //puts("here");
                   tnum= S_num.top();
                   S_num.pop();
               }//ifelse
               S_ch.pop();
               ++i;
           }
           else{
               S_num.push(tnum);
               tnum= 0;
               if(compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 1)S_ch.push(str[i]);
               else{
                   while(compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 0) {
                       charch = S_ch.top();
                       S_ch.pop();
                       intnum1 = S_num.top();
                       S_num.pop();
                       intnum2 = S_num.top();
                       S_num.pop();
                       S_num.push(operator_2(num1,num2, ch));
                   }//while
                   S_ch.push(str[i]);
               }//ifelse
               ++i;
           }//ifelse if else if else
       }//fori
       S_num.push(tnum);
       charch('/0');
       while((ch = S_ch.top()) !='#') {
           S_ch.pop();
           intnum1 = S_num.top();
           S_num.pop();
           intnum2 = S_num.top();
           S_num.pop();
           S_num.push(operator_2(num1,num2, ch));
       }//while
       printf("%d/n", S_num.top());
   }//while
   return0;
}//main
三、添加实数的处理
数字累加的部分发生变化，tnum定义为double型，weight_del定义为小数部分的权重。
int main() {
   freopen("in.txt","r",stdin);
   charstr[250];
   stack<double>S_num;
   stack<char>S_ch;
   while(gets_s(str)) {
       while(!S_ch.empty())S_ch.pop();
       S_ch.push('#');
       while(!S_num.empty())S_num.pop();
       doubletnum(0.0);
       doubleweight_del(0.0);
       for(inti(0); str[i] != '/0'; ++i) {
           if('0' <= str[i] && str[i] <= '9' || str[i] =='.'){
               if('0' <= str[i] && str[i] <= '9') {
                   if(weight_del == 0.0) {
                       tnum*= 10;
                       tnum+= str[i] - '0';
                   }
                   else{
                       tnum+= weight_del*(str[i] - '0');
                       weight_del*= 0.1;
                   }//ifelse
               }
               elseif(str[i] == '.')weight_del = 0.1;
           }
           elseif(str[i] == '(')S_ch.push('(');
           elseif(str[i] == ')') {
               S_num.push(tnum);
               tnum= 0.0;
               weight_del= 0.0;
               //dealutil (
               charch(S_ch.top());
                if(ch != '(') {//justone operator,if this step is ignored,so...
                   S_ch.pop();
                   doublenum1 = S_num.top();
                   S_num.pop();
                   doublenum2 = S_num.top();
                   S_num.pop();
                   tnum= operator_2(num1, num2, ch);
               }
               else{
                   //puts("here");
                   tnum= S_num.top();
                   S_num.pop();
               }//ifelse
               S_ch.pop();//pop(
            }
           else{
               S_num.push(tnum);
               tnum= 0.0;
               weight_del= 0.0;
               if(compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 1)S_ch.push(str[i]);
               else{
                   while(compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 0) {
                       charch = S_ch.top();
                       S_ch.pop();
                       doublenum1 = S_num.top();
                       S_num.pop();
                       doublenum2 = S_num.top();
                       S_num.pop();
                       S_num.push(operator_2(num1,num2, ch));
                   }//while
                   S_ch.push(str[i]);
               }//ifelse
           }//ifelse if else if else
       }//fori
        S_num.push(tnum);
       charch('/0');
       while ((ch =S_ch.top()) !='#') {
           S_ch.pop();
           doublenum1 = S_num.top();
           S_num.pop();
           doublenum2 = S_num.top();
           S_num.pop();
           S_num.push(operator_2(num1,num2, ch));
       }//while
       printf("%f/n", S_num.top());
   }//while
   return0;
}//main
四、剔除空格
如果表达式中含有多余空格的情况，需要预处理一下输入字符串str，就是剔除里面的空格，编写函数如下。
void replace_space(char*str){
   inti(-1), j(-1);
   for(i = 0, j = 0;str[j] !='/0';j++)if (str[j]!=' ')
       str[i++]=str[j];
   str[i]='/0';
   return;
}//replace_space
放置在main函数中的如下位置
while (gets_s(str)){
   replace_space(str);
    。。。
}//while
五、封装calculator类
class Calculator {private:	double result;	string input;	stack<double> S_num;	stack<char> S_ch;	const int compare[5][6] = { { 0 },{ 1, 0, 0, 0, 0, 1 },{ 1, 0, 0, 0, 0, 1 },{ 1, 1, 1, 0, 0, 1 },{ 1, 1, 1, 0, 0, 1 } };	int ch2num(const char &ch) {		int num(-1);		switch (ch) {		case '#':num = 0; break;		case '+':num = 1; break;		case '-':num = 2; break;		case '*':num = 3; break;		case '/':num = 4; break;		case '(':num = 5; break;		case ')':num = 6; break;		}//switch		return num;	}//ch2num	double operator_2(const double &num1, const double &num2, const char &ch) {		double num(-1);		switch (ch) {		case '+':num = num2 + num1; break;		case '-':num = num2 - num1; break;		case '*':num = num2 * num1; break;		case '/':num = num2 / num1; break;		}//switch		return num;	}//operator_2	void replace_space(string &str) {		int i(-1), j(-1);		for (i = 0, j = 0; str[j] != '/0'; j++) if (str[j] != ' ')			str[i++] = str[j];		str[i] = '/0';		return;	}//replace_space	void calc() {		string str(input);		replace_space(str);		if (str == "")return;		while (!S_ch.empty())S_ch.pop();		S_ch.push('#');		while (!S_num.empty())S_num.pop();		double tnum(0.0);		double weight_del(0.0);		for (int i(0); str[i] != '/0'; ++i) {			if ('0' <= str[i] && str[i] <= '9' || str[i] == '.') {				if ('0' <= str[i] && str[i] <= '9') {					if (weight_del == 0.0) {						tnum *= 10;						tnum += str[i] - '0';					}					else {						tnum += weight_del*(str[i] - '0');						weight_del *= 0.1;					}//if else				}				else if (str[i] == '.')weight_del = 0.1;			}			else if (str[i] == '(')S_ch.push('(');			else if (str[i] == ')') {				S_num.push(tnum);				tnum = 0.0;				weight_del = 0.0;				char ch(S_ch.top());				if (ch != '(') {					S_ch.pop();					double num1 = S_num.top();					S_num.pop();					double num2 = S_num.top();					S_num.pop();					tnum = operator_2(num1, num2, ch);				}				else {					tnum = S_num.top();					S_num.pop();				}//if else				S_ch.pop();			}			else {				S_num.push(tnum);				tnum = 0.0;				weight_del = 0.0;				if (compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 1)S_ch.push(str[i]);				else {					while (compare[ch2num(str[i])][ch2num(S_ch.top())] == 0) {						char ch = S_ch.top();						S_ch.pop();						double num1 = S_num.top();						S_num.pop();						double num2 = S_num.top();						S_num.pop();						S_num.push(operator_2(num1, num2, ch));					}//while					S_ch.push(str[i]);				}//if else			}//if else if else if else		}//for i		S_num.push(tnum);		char ch('/0');		while ((ch = S_ch.top()) != '#') {			S_ch.pop();			double num1 = S_num.top();			S_num.pop();			double num2 = S_num.top();			S_num.pop();			S_num.push(operator_2(num1, num2, ch));		}//while		result = S_num.top();		return;	}//calcpublic:	Calculator(string input = "") {		this->input = input;		result = 0.0;		return;	}//Calculator	void inputStr(string input) {		this->input = input;		result = 0.0;		calc();		return;	}//inputStr	double getResult() {		return result;	}//getResult};
本文没有处理非法表达式的部分。