C++模拟计算器(计算中缀表达式)

C++课程设计、支持的运算符“+”，“-”，“x”,”/“,”%”,”#”(幂)。

核心部分推荐参考：点击跳转
主要是看懂中缀表达式转换为后缀表达式的规则，以及后缀表达式(逆波兰式)的计算方法，其他的就简单了。

主流程：

后缀表达式计算方法：

代码实现

#include<iostream>
#include<stack>
#include<string>
#include<cmath>
#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<windows.h> 
using namespace std;
typedef long long ll;

struct mix{
	char Oper;           //运算符 
	double num;          //数字 
	int sign;            //标记，存数字用num,标记为1，存运算符用Oper,标记为2 
};


mix nifix[10000000];          //储存中缀表达式 
int q=0;                      //记录nifix数组大小
string a;                     //读入字符串 
stack<char> tool;             //保存运算符 
vector<mix>  suffix;          //保存后缀表达式


int  priority(char s){        //给操作符赋予优先级 
	
	switch (s){
	case '(':return 0;        //这里是为了方便操作括号，实际上"()"优先级大 
		case '+':
			case '-':
			    return 1;
		case '*':
		    case '/':
		    	case '%':
		    	    return 2;
		case '#':return 3;    	
					 
	}
}


double calcu(double a,double b,char s){
	
	switch (s){
		case '+' : return a+b;
		case '-' : return a-b;
		case '*' : return a*b;
		case '/' : return a/b;
		case '%' : return (ll)a%(ll)b; 
		 //一开始用的强转int，double转int存在误差，所以换成了long long  
		case '#' : return pow(a,b);
	}
	
}


bool judge(string s){       //判断表达式是否合法 
 	 int n=s.length();
	 bool f=false;
	 stack<char> t;
	 for(int i=0;i<n;i++){
	 	    if(!(a[i]>='0'&&a[i]<='9')){
	 	    	if(a[i]!='+'&&a[i]!='-'&&a[i]!='*'&&a[i]!='/'&&
				 a[i]!='#'&&a[i]!='.'&&a[i]!='%'&&a[i]!='('&&a[i]!=')'){
	 	    		f=true; 
	 	    		break;  
				 }
			}               //有非法标识符，直接标记f为true并退出循环 
			if(s.substr(i,2)=="/0"){
				f=true;     //每次截取长度为2的子串 
				break;      //0不能做除数 
			} 
	 	    if(t.empty()&&a[i]==')'){
	 		   f=true;
	 		   break;          
		    }
		    if((s[n-1]<'0'||s[n-1]>'9')&&s[n-1]!=')'){
		    	f=true;        //表达式最后一位不是数字或者')'的不合法 
		    	break; 
			}
	        if(a[i]=='('){
	     	   t.push(a[i]);   //左括号入栈 
		    }
			if(a[i]==')'){     //每有一个右括号，弹出一个左括号 
				t.pop();        
			}	
	 }
	 if(t.empty()&&!f){      //括号匹配(栈空)并且符合其他条件,表达式合法 
	 	return true;          
     }
     return false;
	                           
}


string dealneg(string str){               //处理字符串里的负数 ，补0. 
	for(int i=0;i<str.length();i++){
		if(str[i]=='-'){         
			if(i==0){
				str.insert(0,1,'0');      //表达式第一位，为'-'，如-3+(5*(3-7))这类的        
			}                             //在每一个'-'前面补上一个'0'
			
			else if(str[i-1]=='('){       //表达式中间出现负数，该负数前面必然有左括号；
				str.insert(i,1,'0');      //在i处的前面加一个0 变成0-n; 
			}                             //如：3+(-3*5) 或者 3+(-3*(-3))  
		}
	}
	return str;
}


void strtonif(string a){        //字符串转化为中缀表达式 
	int n=a.length();
//    int q=0;
    for(int i=0;i<n;){
    	if(a[i]>='0'&&a[i]<='9'||a[i]=='.'){
    		string temp="";
    		int l=i;
    		while(a[l]>='0'&&a[l]<='9'||a[l]=='.'){  //实数用一个string保存， 
     			temp+=a[l]; 					     
				 //不直接用char数组，是因为操作的对象长度未知，char数组大小不好确定 
    			l++;
			}
			
			temp+='\0';
			int y=temp.length();        //string 转 字符数组 
			char ss[y];                  
			for(int z=0;z<y;z++){
				ss[z]=temp[z];      
			}
			nifix[q].num =atof(ss);    //字符串转实数函数 
			nifix[q].sign=1;
			q++; 
			i=l;                       //注意移动坐标i; 
		}
		else{
			nifix[q].Oper=a[i];    //运算符就直接存 
			nifix[q].sign=2;
			q++;
			i++;  
		}
	}
}


void niftosuf(){             //中缀表达式转后缀表达式 
	int cut;
    for(int i=0;i<q;i++){    //预处理，为了方便进行运算符优先级的比较，先往栈里压入一个运算符 
    	if(nifix[i].sign==1){
    		suffix.push_back(nifix[i]);   //数字直接存进后缀表达式 
		}
		if(nifix[i].sign ==2){
			tool.push(nifix[i].Oper);
			cut=i+1;
			break;      //保证stack有东西，先存一个运算符 
		}
	}
	
	mix r;       //中间变量 
    for(int i=cut;i<q;i++){   //从那个运算符之后再操作 
    	if(nifix[i].sign==1){
    		suffix.push_back(nifix[i]); 
		}
		else if(nifix[i].sign==2){
			    if(nifix[i].Oper==')'){        //假如是右括号，就去往前匹配一个左括号 
				while(tool.top()!='('){        //没匹配到之前，运算符存到后缀表达式 
			        r.Oper =tool.top();
					r.sign =2;
					suffix.push_back(r);     
					tool.pop(); 		      //弹出运算符
				}
				tool.pop(); //弹出左括号 
			    }
				else if((tool.empty())||
				priority(nifix[i].Oper)>priority(tool.top())){   //这里要注意判断栈是不是空 
					tool.push(nifix[i].Oper); //运算符优先级大于栈顶元素，入栈 
				}
				else if(nifix[i].Oper=='('){
					tool.push('(');           //左括号入栈 
				}
				else if((tool.empty())||priority(nifix[i].Oper)<=priority(tool.top())){
					int y=priority(nifix[i].Oper);                 //运算符优先级小于等于栈顶元素 
					while((!tool.empty())&&priority(tool.top())>=y){
					    r.Oper =tool.top();
						r.sign =2;
						suffix.push_back(r);    //保存到后缀表达式并弹出 
						tool.pop(); 
					}
					tool.push(nifix[i].Oper);   //将这个运算符入栈 
			}	
		}
		 
	}
	
	while(!tool.empty()){
		r.Oper =tool.top();   //以上步骤进行完，栈里还有运算符，全部弹出，存到后缀表达式 
		r.sign =2;
		suffix.push_back(r);    
		tool.pop(); 
	}	
} 


double result(){                                     //后缀表达式计算 
	int o=suffix.size();
	    while(suffix.size()!=1){
	    	int i=0;
	       for(;i<=o-3;){
	       	  if((i+2<suffix.size())&&suffix[i].sign==1
				 &&suffix[i+1].sign==1&&suffix[i+2].sign==2){
	suffix[i].num=calcu(suffix[i].num,suffix[i+1].num,suffix[i+2].Oper);
			suffix.erase(suffix.begin()+i+1);  //这一个步骤执行之后，原来的i+2,变成了i+1; 
			suffix.erase(suffix.begin()+i+1);  //所以这里再写i+2就是错的了 
			      o-=2;  //总长度减2     
			  }
			  else i++; 
		   } 
	}
	return suffix[0].num;
} 


bool pre(string a){         //为了防止有些人只输入一个确定的数字 
	int n=a.length();
	bool f=false;
	if(n==1){   //一个1位的数字 
		if(a[0]>='0'&&a[0]<='9')    
		return true;
		return false;
	}
	else{
			if(a[0]=='+'||a[0]=='-') 
	   //第一位是'+','-',(这里不再处理带括号的单个实数，认为它是合法的) 
			{
				if(a[1]=='.') return false;
				else{
					 for(int i=2;i<n;i++){
						if(a[i]!='.'&&(a[i]<'0'||a[i]>'9'))
						return false;
					}
					return true;
				}
			}
			else if(a[0]>='0'&&a[0]<='9'){  //第一位是数字 
			for(int i=1;i<n;i++){   //判断之后有没有除了数字和'.'的元素 
					if(a[i]!='.'&&(a[i]<'0'||a[i]>'9'))
					return false;
					}
					return true;
			}
		} 
}


void screen(){
	system("cls");
	cout<<"\t\t\t\t☆☆☆-----------------------------------------☆☆☆"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t|                                                  |"<<endl; 
	cout<<"\t\t\t\t| 题目6：模拟计算器                                |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t|                                                  |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t| Nifix   Expression   Calculator   For  Windows   |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t|                                                  |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t| 支持 '+'  '-'  '*'  '/'  '%' '#(幂)'运算         |"<<endl; 
	cout<<"\t\t\t\t|                                                  |"<<endl;	
	cout<<"\t\t\t\t|                                  ID:311709000524 |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t|                                                  |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t|                                      By---宋子洋 |"<<endl;
	cout<<"\t\t\t\t☆☆☆-----------------------------------------☆☆☆"<<endl; 
	cout<<endl<<endl<<"请输入一个表达式(输入'@'退出)"<<endl<<endl;
}
    
	                       
int main(){
	system("color 0A");
	screen();
	while(cin>>a){
		if(a=="@") {
			cout<<endl<<"成功退出！！！"<<endl;
			break;
		}
		else if(pre(a)){
			 if(a.length()==1||a[0]=='-'||a[0]>='0'&&a[0]<='9')
			 cout<<endl<<"计算结果为："<<a<<endl;
			 else{
			 cout<<endl<<"计算结果为：";
			 for(int i=1;i<a.length();i++){
			 	cout<<a[i];
			 }}
			 cout<<endl;
			 cout<<endl<<"请按Enter键继续！！！"<<endl;
		     a.clear();                    //全局变量初始化
		     getchar();
		     getchar();
		     screen();
		}
		
		else if(!judge(a)){
			 cout<<endl<<"表达式非法，请重新输入！！！"<<endl;
			 a.clear();
			 getchar();
		     getchar();
		     screen(); 
		     continue;
		}
		else {
			    string after;
		        after=dealneg(a);
		        strtonif(after);
		        niftosuf();
			    cout<<endl<<"计算结果为："<<result()<<endl; 		
			 	cout<<endl<<"请按Enter键继续！！！"<<endl;
		        a.clear();                    //全局变量初始化
			    vector<mix>().swap(suffix);    
			    q=0;
			    getchar();
			    getchar();
			    screen();
		}
	}
	return 0;
} 

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• 本文作者： 本该如此
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• 最后更新： 2020年10月09日 22:44:30
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