/*棧的基本操作及實現表示式求值*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<windows.h> 
#define STACK_INIT_SIZE 100 //儲存空間初始分配量
#define STACKINCREMENT 10 //儲存空間分配增量
#define OK 1
#define OVERFLOW 0
#define ERROR 0

typedef int Status;
typedef struct {
    float *base;//在棧構造之前和銷燬之後，base的值為NULL
    float *top;//棧頂指標
 

    int stacksize; //當前已分配的儲存空間
}SqStack;
char sign[8]={"+-*/()#"};
                 //運算子之間的關係
                //    +   -   *   /   (   )   #   
char relation[7][7]={
             /* + */{'>','>','<','<','<','>','>'},
             /* - */{'>','>','<','<','<','>','>'},
             /* * */
 
{'>','>','>','>','<','>','>'},
             /* / */{'>','>','>','>','<','>','>'},
             /* ( */{'<','<','<','<','<','=',' '},
             /* ) */{'>','>','>','>',' ','>','>'},
             /* # */{'<','<','<','<','<'
 
,' ','='}
                    };
//構造一個空棧S
Status InitStack(SqStack &S)
{
    S.base = (float*)malloc(STACK_INIT_SIZE * sizeof(float));
    if (!S.base)exit(OVERFLOW);//儲存分配失敗
    S.top = S.base;
    S.stacksize = STACK_INIT_SIZE;
    return OK;
}
Status DestroyStack(SqStack &S)//銷燬棧 
{
    free(S.base);
    S.stacksize=0;
    S.top=S.base=NULL;
    return OK;
}
Status ClearStack(SqStack &S)//清空棧 
{
    S.top=S.base;
    return OK;
}
bool StackEmpty(SqStack &S)//判斷棧是否為空 
{
    if(S.top==S.base) return true;
    return false;
}
//取棧頂元素
char GetTop(SqStack S)
{
    if (S.top == S.base) return '#';
    return char(*(S.top-1));
}
//插入元素e為新的棧頂元素
Status Push(SqStack &S, float e)
{
    if (S.top - S.base >= S.stacksize)
    {//棧滿，追加儲存空間
        S.base = (float *)realloc(S.base, (S.stacksize + STACKINCREMENT) * sizeof(float));
        if (!S.base) exit(OVERFLOW);//儲存分配失敗
        S.top = S.base + STACKINCREMENT;
        S.stacksize += STACKINCREMENT;
    }
    *S.top++ = e;
    return OK;
}
//刪除S 的棧頂元素 
float Pop(SqStack &S)
{

    if(StackEmpty(S))return '#';
    return *(--S.top);
}
char Precede(char a,char b)
{
    int i,j;
    switch(a)
    {
        case '+':i=0;break;
        case '-':i=1;break;
        case '*':i=2;break;
        case '/':i=3;break;
        case '(':i=4;break;
        case ')':i=5;break;
        case '#':i=6;break;
    }
    switch(b)
    {
        case '+':j=0;break;
        case '-':j=1;break;
        case '*':j=2;break;
        case '/':j=3;break;
        case '(':j=4;break;
        case ')':j=5;break;
        case '#':j=6;break;
    }
    return relation[i][j];
}
float Operate(float a,char opr,float b)//計算 
{
    if(opr=='+')return a+b;
    else if(opr=='-')return a-b;
    else if(opr=='*')return a*b; 
    else if(opr=='/')
    {
        if(b==0){printf("計算過程中出現了除數為0的情況！輸出結果錯誤!\n");system("pause");} 
        else return a/b; 
    } 
}
bool is_OPND(char c)//判斷是否為數字 
{
  if((c>='0'&&c<='9' )||c=='.')return true;
  return false;
}
void Getchar()
{
    while(getchar()!='\n');
}
int main()
{
  SqStack OPTR,OPND;
  InitStack(OPTR);
  InitStack(OPND);
  Push(OPTR,float('#'));
  char c;
  printf("請輸入一個正確的算術表示式(用#號結束）:\n"); 
  scanf("%c",&c); 
  char num[20];
  int Temp=1;
  while(Temp)
  {
  while(c!='#'||GetTop(OPTR)!='#')
  { 
    int i=0;
    if(is_OPND(c))
    {
        num[i]=c;
        while(scanf("%c",&c)&&(is_OPND(c)))
        {
            i++;num[i]=c; 
        }
        float result=(float)atof(num);
        Push(OPND,result);
    }
    else
  {
    switch(Precede(GetTop(OPTR),c))
    {
        case '<':Push(OPTR,c);scanf("%c",&c);break;
        case '=':Pop(OPTR);scanf("%c",&c);break;
        case '>':float b=Pop(OPND),a=Pop(OPND);
                 char opera=char(Pop(OPTR));
                 float f=Operate(a,opera,b);            
                 Push(OPND,f); 
    }
   } 
    memset(num,0,sizeof(num));
}
  float output=Pop(OPND);
  getchar();
  printf("該算術表示式的值為:"); 
  printf("%.2f\n",output);
  printf("是否繼續計算表示式?(Y/N)");
  char a=getchar(); Getchar();
  if(a=='Y'||a=='y')
  {
    ClearStack(OPTR);
    ClearStack(OPND) ;
    printf("請輸入一個正確的算術表示式（用#結束）:\n");
    Push(OPTR,float('#')); 
    scanf("%c",&c); 
  } 
  else Temp=0; 
}
DestroyStack(OPTR);
DestroyStack(OPND);
  return 0;
}