C++四則運算計算器(能夠處理模運算)
閒著沒事做(瘋狂被清華大佬BB說不會寫專案,我怎麼可能不會寫這種計算器,決定瘋狂爆肝寫完證明給他看),決定寫一下部落格,這幾天生活相當不順,轉專業也失敗了,唉。有註釋需要的私聊我,我可以加註釋。
這個計算器主要是用的表示式樹進行運算,用了4個部分聯合處理表達式。首先是一個Operator類,這個類裡面包含了將要用到的運算子,通過繼承的方式分別定義各個運算子。也方便對未來可能的運算子進行擴充套件,可以認為除了資料,都是運算子,包括以後可能擴充套件的各個函式表示式之類的。
除了Operator類,定義了一棵二叉樹,二叉樹負責中綴表示式轉字尾表示式,裡面的轉換規則在Operator類裡面可以找到,寫的很詳細。同級運算子處理規則一致,不過直接運算沒有在裡面實現,而是定義了其他類。Operator類裡面對數值的處理用了double型別,考慮到可能有小數點這個操作。(有那麼一瞬間我想把小數點當做和左右括號一個優先順序認為是運算子。
直接用於計算的類是calculate這個類。特別簡單,把表示式樹這個類作為calculate類的友元類,就能直接訪問root節點了。就是後序遍歷處理了,沒什麼好說的。
最後寫了一個Correct_exp類用來修正表示式,比如有5---3和5*-(-3+-2)這種反人類的表示。寫的很垃圾,不建議借鑑,有時間再改成一個可以拓展的類,下面是程式碼。
#ifndef Calculator_H #define Calculator_H //maker EternaؼKing 2018 27 / 4 / 2018 //the calculator can support + - * / % //[email protected]
EternaKing #include<iostream> #include<string> #include<cstring> #include<stack> class Correct_Expression { public: Correct_Expression() = default; Correct_Expression(const std::string& expression) { Correct_Exp(expression); } ~Correct_Expression() = default; void Correct_Exp(const std::string& expression) { Check_Brackets(expression); correct_exp.clear(); char ahead = ' '; bool ahead_is_op = false; int count_number = 0, add_exp = 0, exist_left_brackets = 0, count_pos = 0; for (auto iter = expression.begin(); iter != expression.end();) { while (iter != expression.end() && *iter == '+') { count_pos++; ++iter; } while (iter != expression.end() && *iter == '-') { count_number++; if (!ahead_is_op) { ahead = *iter; ahead_is_op = true; } ++iter; } if (count_number > 0 && count_number % 2 == 0) { if (ahead == '-')correct_exp.push_back('+'); } else if (count_number > 0 && count_number % 2) { if (ahead == '-')correct_exp.push_back('-'); else { correct_exp.append("(0-"); add_exp++; } } if (count_number == 0&&count_pos>0) if (iter != expression.end() && isdigit(*iter) && !ahead_is_op || ahead == ')')correct_exp.push_back('+'); count_number = count_pos = 0; if (isdigit(*iter) || *iter == '.') { correct_exp.push_back(*(iter++)); ahead_is_op = false; } else if (*iter == '*' || *iter == '/'||*iter=='%') { if (correct_exp.empty() || (ahead_is_op&&ahead != ')')) throw"wrong expression!"; else { correct_exp.push_back(*iter); ahead = *iter; ahead_is_op = true; } ++iter; } else if (*iter == ')') { exist_left_brackets--; if (ahead_is_op)throw"wrong expression!"; else { correct_exp.push_back(*iter); ahead = *iter; ahead_is_op = true; } ++iter; } else if (*iter == '(') { exist_left_brackets++; if (!ahead_is_op&&!correct_exp.empty())throw"wrong expression!"; else { correct_exp.push_back(*iter); ahead = *iter; ahead_is_op = true; } ++iter; } if (add_exp > 0 && iter != expression.end() && isdigit(*iter) == 0 && exist_left_brackets == 0 && *iter != '(') { correct_exp.push_back(')'); add_exp--; } } while (add_exp > 0) { correct_exp.push_back(')'); add_exp--; } } std::string Get_Correct_Exp() { return correct_exp; } private: static void Check_Brackets(const std::string& expression) { std::stack<char> brackets_stack; for (auto iter = expression.cbegin(); iter != expression.cend(); ++iter) if (*iter == '(') brackets_stack.push(*iter); else if (*iter == ')'&&brackets_stack.size()) brackets_stack.pop(); if (!brackets_stack.empty()) throw"Brackets are not match!"; } std::string correct_exp = ""; }; struct Tree_Node { Tree_Node() = default; Tree_Node(Tree_Node* left, Tree_Node* right, bool is_op, double _value, char _op) :left_child(left), right_child(right), is_operator(is_op), value(_value), _Operator(_op) {} ~Tree_Node() = default; public: Tree_Node* left_child = nullptr; Tree_Node* right_child = nullptr; bool is_operator = true; double value = 0.0; char _Operator = ' '; }; std::stack<char> exp_stack; std::stack<Tree_Node* > node_stack; class Operator { public: virtual ~Operator() = 0; }; Operator::~Operator() {} class Manage_Stack :public Operator { public: Manage_Stack() = default; ~Manage_Stack()override { Clear(); } void Clear() { while (exp_stack.size())exp_stack.pop(); while (node_stack.size())exp_stack.pop(); } bool Deal_Exp() { while (!exp_stack.empty()) { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); } answer_node = node_stack.top(); node_stack.pop(); return node_stack.empty(); } Tree_Node* Get_Answer() {return answer_node;} private: Tree_Node* answer_node = nullptr; }; class Number_Operator :public Operator { public: ~Number_Operator()override = default; void Deal_Exp(double value) { Tree_Node* new_node = new Tree_Node(nullptr, nullptr, false, value, ' '); node_stack.push(new_node); final_number = integer_part = decimal_part = 0.0; base = 10; is_floating = false; } void Deal_Exp(int number) { if (is_floating) { decimal_part += double(number) / base; base *= 10; } else { integer_part *= 10; integer_part += number; } final_number = integer_part + decimal_part; } void Change_Mode() {is_floating = true;} double Final_Value()const {return final_number;} private: double final_number = 0.0; double integer_part = 0.0; double decimal_part = 0.0; int base = 10; bool is_floating = false; }; class Add_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { if (exp_stack.empty())exp_stack.push(sign); else if (exp_stack.top() == '(')exp_stack.push(sign); else { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); exp_stack.push(sign); } } ~Add_Operator()override = default; private: char sign = '+'; }; class Subtract_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { if (exp_stack.empty())exp_stack.push(sign); else if (exp_stack.top() == '(')exp_stack.push(sign); else { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); exp_stack.push(sign); } } ~Subtract_Operator()override = default; private: char sign = '-'; }; class Multiply_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { if (exp_stack.empty())exp_stack.push(sign); else if (exp_stack.top() == '+' || exp_stack.top() == '-' || exp_stack.top() == '(')exp_stack.push(sign); else { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); exp_stack.push(sign); } } ~Multiply_Operator()override = default; private: char sign = '*'; }; class Divide_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { if (exp_stack.empty())exp_stack.push(sign); else if (exp_stack.top() == '+' || exp_stack.top() == '-' || exp_stack.top() == '(')exp_stack.push(sign); else { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); exp_stack.push(sign); } } ~Divide_Operator()override = default; private: char sign = '/'; }; class Modulus_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { if (exp_stack.empty())exp_stack.push(sign); else if (exp_stack.top() == '+' || exp_stack.top() == '-' || exp_stack.top() == '(')exp_stack.push(sign); else { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); exp_stack.push(sign); } } ~Modulus_Operator()override = default; private: char sign = '%'; }; class Left_Brackets_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() {exp_stack.push(sign);} ~Left_Brackets_Operator()override = default; private: char sign = '('; }; class Right_Brackets_Operator :public Operator { public: void Deal_Exp() { while (!exp_stack.empty() && exp_stack.top() != '(') { Tree_Node* right = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* left = node_stack.top(); node_stack.pop(); Tree_Node* new_node = new Tree_Node(left, right, true, 0.0, exp_stack.top()); node_stack.push(new_node); exp_stack.pop(); } exp_stack.pop(); } ~Right_Brackets_Operator()override = default; private: char sign = ')'; }; class Binary_Tree { public: virtual void Pre_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node)) = 0; virtual void In_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node)) = 0; virtual void Post_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node)) = 0; virtual void Clear() = 0; virtual ~Binary_Tree() = 0; protected: static void dispose(Tree_Node* node) { delete node; } static void(*visit)(Tree_Node* node); static void preorder(Tree_Node* node) { if (node) { visit(node); preorder(node->left_child); preorder(node->right_child); } } static void inorder(Tree_Node* node) { if (node) { inorder(node->left_child); visit(node); inorder(node->right_child); } } static void postorder(Tree_Node* node) { if (node) { postorder(node->left_child); postorder(node->right_child); visit(node); } } }; Binary_Tree::~Binary_Tree() {} void(*Binary_Tree::visit)(Tree_Node* node) = nullptr; class Expression_Tree :public Binary_Tree { public: friend class Calculate; Expression_Tree() = default; Expression_Tree(const std::string& expression) { bool in_deal_number = false; if (expression[0] == '+' || expression[0] == '-')Num.Deal_Exp(0.0); for (auto iter = expression.begin(); iter != expression.end(); ++iter) { if (!isdigit(*iter) && (*iter) != '.') if (in_deal_number) { in_deal_number = false; Num.Deal_Exp(Num.Final_Value()); } if (isdigit(*iter)) { Num.Deal_Exp(*iter - '0'); in_deal_number = true; } else if (*iter == '.') { Num.Change_Mode(); in_deal_number = true; } else if (*iter == '+')Add.Deal_Exp(); else if (*iter == '-')Sub.Deal_Exp(); else if (*iter == '*')Mul.Deal_Exp(); else if (*iter == '/')Div.Deal_Exp(); else if (*iter == '%')Mod.Deal_Exp(); else if (*iter == '(')LB_op.Deal_Exp(); else if (*iter == ')')RB_op.Deal_Exp(); else if (*iter == ' ')continue; } if (in_deal_number)Num.Deal_Exp(Num.Final_Value()); if (Mananer.Deal_Exp())root = Mananer.Get_Answer(); else throw"Wrong Expression"; } void Clear()override { Post_Order(dispose); root = nullptr; } void In_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node))override { visit = thevisit; inorder(root); } void Pre_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node)) override { visit = thevisit; preorder(root); } void Post_Order(void(*thevisit)(Tree_Node* node))override { visit = thevisit; postorder(root); } ~Expression_Tree() override {Clear();} private: Tree_Node* root = nullptr; Manage_Stack Mananer; Number_Operator Num; Add_Operator Add; Subtract_Operator Sub; Multiply_Operator Mul; Divide_Operator Div; Modulus_Operator Mod; Left_Brackets_Operator LB_op; Right_Brackets_Operator RB_op; }; class Calculate { public: Calculate() = default; Calculate(const std::string& exp) { corrector.Correct_Exp(exp); expression = corrector.Get_Correct_Exp(); } ~Calculate() = default; double Answer() { Expression_Tree exp_tree(expression); final_answer = calcute_answer(exp_tree.root); return final_answer; } private: double final_answer = 0.0; std::string expression = " "; Correct_Expression corrector; static double calcute_answer(Tree_Node* _root) { double left_answer = 0.0, right_answer = 0.0; if (_root->is_operator) { left_answer = calcute_answer(_root->left_child); right_answer = calcute_answer(_root->right_child); char operator_now = _root->_Operator; switch (operator_now) { case '+':return left_answer + right_answer; case'-':return left_answer - right_answer; case'*':return left_answer*right_answer; case'/':if (right_answer == 0) throw"Divisor can not be zero!"; else return left_answer / right_answer; case'%':if (left_answer != int(left_answer) || right_answer != int(right_answer)) throw"Only integer can modulus."; else return int(left_answer) % int(right_answer); default: break; } } else return _root->value; } }; #endif
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