C++實現四則運算器(無括號)
阿新 • • 發佈：2020-08-06
完成度更高的有括號版本C++實現四則運算器(有括號)
對於無括號的計算器，實現起來比較容易，下面讓我們一步步實現。
舉例
首先明確需要實現怎樣的程式，對於無括號的計算器，大概做成這樣就可以了：
52+34*3-4/2=
分析
對於例子中的表示式，由於乘除運算的優先順序高於加減運算，我們不能直接從左到右進行。但四則運算的規則是從左到右，先乘除後加減，對於優先順序相同的運算子還是可以從左到右運算的。
因此我們可以每讀到一個運算子時，檢查前一個運算子的優先順序，如果前一個運算子的優先順序與當前運算子相等或更高，那麼我們便可以完成前一個運算子的計算；反之，則不進行運算。這樣一來就需要將之前的運算子以及運算子左右的數儲存起來，由於我們每次都是取前一個運算子，符合後進先出的條件，故可以選擇棧來儲存資料和符號。最好將資料和符號分開儲存，這裡為了簡便(整數棧即可儲存數字也可儲存字元)，只實現整數的四則運算，若需要浮點數的運算，稍加修改即可。
首先，實現一個棧的類，或者直接使用STL
//Stack.h #ifndef STACK_H #define STACK_H #include<iostream> class stack_int { private: int* bottom; //棧底 int* top; //棧頂 unsigned int capacity;//棧容量 unsigned int size; //棧大小 public: stack_int() :bottom(new int[11]), top(bottom), capacity(10), size(0) {}; stack_int(unsigned int capacity) :bottom(new int[capacity+1]),top(bottom), capacity(capacity),size(0){}; int operator[](unsigned int i) const { return *(bottom + i); } bool isEmpty()const { return bottom == top; } bool isFull()const { return size == capacity-1; } unsigned int getsize()const { return size; } unsigned int getcapacity()const { return capacity; } int gettop()const { if (!isEmpty()) return *(top - 1); else return -1; } void settop(int i) { if (!isEmpty()) { *(top - 1) = i; } } void push(int i) { if ((top - bottom)<capacity) { *top = i; top++; size++; } else { std::cout << "stack full!" << std::endl; stack_expansion(); push(i); } } int pop(int &val) {//返回值為1則棧未空，返回值為0則棧已空無法出棧 if (top > bottom) { top--; size--; val = *top; return 1; } else { std::cout << "stack empty!" << std::endl; return NULL; } } private: void stack_expansion() {//棧擴容 std::cout << "正在擴容中..." << std::endl; int newcapacity = 2 * capacity + 1; int* newbottom = new int[newcapacity + 1]; int* newtop = newbottom; for (int i = 0; i < size; ++i) { *newtop = *bottom; newtop++; bottom++; } bottom = newbottom; top = newtop; capacity = newcapacity; } }; #endif
然後在我們的主程式中利用棧來分析四則運算的規律(原始碼如下)
//Main.cpp #include"stack.h" #include<iostream> using namespace std; bool is_digit(char i) {//是數字 if (i == '1' || i == '2' || i == '3' || i == '4' || i == '5' || i == '6' || i == '7' || i == '8' || i == '9' || i == '0') return true; else return false; } bool is_operator(char i) {//是運算子 if (i == '+' || i == '-' || i == '*' || i == '/' ||i=='=') return true; else return false; } bool get_priority(char pre,char cur) {//獲取兩個符號間的優先順序,pre為靠前的字元，cur為靠後的字元 if ((pre == '+' || pre == '-') && (cur == '*' || cur == '/')) return false; else return true; } int do_operation(int lnum, char ope, int rnum) { if (ope == '+') return lnum + rnum; if (ope == '-') return lnum - rnum; if (ope == '*') return lnum * rnum; if (ope == '/') return lnum / rnum; } /* 1+2*3= 1+5*4-345+36/6*4+145*4*5-52= */ int main() { stack_int s; stack_int num_stack;//資料棧 stack_int ope_stack;//符號棧 char current_char; current_char = getchar(); bool overflag = false; while (overflag!=true) {//未遇到=號時不斷進行四則運算 if (is_digit(current_char)) {//遇到數字符號則將完整的數解析出來並保存於棧中 int num = 0; num = current_char - '0';//符號轉數字 current_char = getchar();//獲取下一個字元 while (is_digit(current_char)) { num = num * 10+(current_char-'0'); current_char = getchar(); } num_stack.push(num); //cout <<"the number is " <<num << endl; } if (current_char == ' ') {//空格則繼續 current_char = getchar(); continue; } if (is_operator(current_char)) {//遇到運算子則將運算子保存於運算子棧中 int ope = '?'; //如果當前符號棧非空，則不斷根據優先順序決定是否進行一次運算 while((!ope_stack.isEmpty())&&(get_priority((char)ope_stack.gettop(),current_char))) {//如果前一個運算子優先順序更高 ope_stack.pop(ope); //cout << "找到了前一個運算子為: " << (char)ope << endl; int lnum, rnum; //符號棧非空時，資料棧應該至少有兩個數，否則出錯 if (num_stack.isEmpty()) { cout << "資料棧缺失兩個元素，解析失敗！" << endl; overflag = true; break; } num_stack.pop(rnum); if (num_stack.isEmpty()) { cout << "資料棧缺失一個元素，解析失敗！" << endl; overflag = true; break; } num_stack.pop(lnum); lnum = do_operation(lnum, (char)ope, rnum);//進行運算 num_stack.push(lnum); } if (current_char == '=') {//如果解析到=號了,解析完成 overflag = true; break; } ope_stack.push(current_char); current_char = getchar(); } } for (int i = 0; i < num_stack.getsize(); ++i) cout << num_stack[i] << "\t"; cout << endl; for (int i = 0; i < ope_stack.getsize(); ++i) cout << (char)ope_stack[i] << "\t"; return 0; }
這裡需要注意一些問題，首先，由於整數可能是多位數，因此在遇到一個數字元號時，我們可以通過迴圈將後面幾位全部找出，並將符號轉化為真正的數值。
第二個問題就是有時候會出現表示式解析到等號了，卻有很多數沒進行運算，解決這個問題的方法就是在
if (is_operator(current_char))
中使用while迴圈，並將迴圈條件設定為棧非空且棧頂運算子優先順序高於當前讀入的運算子(前提是=的優先順序小於任何運算子)
while((!ope_stack.isEmpty())&&(get_priority((char)ope_stack.gettop(),current_char)))