基于C++的计算器开发

简介

本程序采用后缀表达式的方式对数字和运算符进行处理。tip:完整源码

目录

  1. 数据结构
  2. 主要函数
  3. 数字获取
  4. 运算符获取

数据结构

1
2
stack<double> num;//数字堆栈
stack<char> op;//运算符堆栈

主要函数

1
2
3
4
5
double getInfo(string exp);//从字符串中获取数字及运算符信息
int getNum(string exp);//从字符串中获取数字信息
int getOp(char exp, int opType);//从字符串中获取运算符信息
void getRes(char op);//计算 num1 op num2 的值,并存入num栈顶
int getOpType(char op);//获取运算符优先级,2最高,0最低

其中exp用来存储表达式。

数字获取

源码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
int getNum(string exp) {
int length = 0;
int isFirst = 1;
int i = 0;

length = exp.size();

for (; i < length; i++) {
char tmp = exp[i];
int isNum = (tmp <= '9' && tmp >= '0') ? 1 : 0;
if (isNum && isFirst) {
num.push(tmp - 48);
isFirst = 0;
}
else if (isNum) {
num.top() *= 10;
num.top() += tmp - 48;
}
else break;
}
if (exp[i] == '.') {
i++;//跳过小数点
i += getNum(&exp[i]);//获取小数点之后的完整数字,并将读取标记移动到数字之后
for (; num.top() >= 1;) {//通过除以10操作将小数点后的数字转变为小数
num.top() /= 10;
}
double Num = num.top();
num.pop();
num.top() += Num;//将存储的小数出栈,加到小数点前的整数上
}
return i;
}

解释

exp存储从数字开始到结束的表达式,通过遍历寻到完整的数字,将其存储到num的栈顶,并返回数字的字符长度。

运算符获取

源码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
int getOp(char exp, int opType) {
switch (exp) {
//读到(,则将其入栈,并将当前堆栈最高优先级置为0
case '(': {
if (squareFlag > 0)squareFlag++;//对乘方符号的幂中的括号层数进行计数

op.push(exp);
opType = 0;
nagNuFlag = 1;
return opType;
break;
}
case '+': {
//读到+,且当前最高优先级小于‘+’的优先级,则将其入栈
if (opType < 1) {
op.push(exp);
opType = 1;
return opType;
}
//当前最高优先级大于、等于‘+’的优先级,则进入出栈操作流程
else {
for (; opType >= 1;) {
getRes(op.top());//对出栈的运算符进行相应的运算操作
op.pop();
//获取当前运算符堆栈中的最高优先级
if (op.size() > 0) {
opType = getOpType(op.top());
}
else {
opType = 0;
}
}
//直到当前最高优先级小于‘+’的优先级,将其入栈
op.push(exp);
opType = 1;
return opType;
}
break;
}
//下面同理
case '-': {
if (opType < 1) {
//当负数标记为一时,将读到的'-'转换为负数标记压入运算符栈中
if (nagNuFlag == 1) {
nagNuFlag = 0;
op.push('N');
opType = 3;
return opType;
}
//否则按照正常的减法运算符处理
else {
op.push(exp);
opType = 1;
return opType;
}
}
//此处同上(加法运算符)
else {
for (; opType >= 1;) {
getRes(op.top());
op.pop();
if (op.size() > 0) {
opType = getOpType(op.top());
}
else {
opType = 0;
}

}
op.push(exp);
opType = 1;
return opType;
}
break;
}
case '*': {
//同上
if (opType < 2) {
op.push(exp);
opType = 2;
return opType;
}
else {
for (; opType >= 2;) {
getRes(op.top());
op.pop();
if (op.size() > 0) {
opType = getOpType(op.top());
}
else {
opType = 0;
}
}
op.push(exp);
opType = 2;
return opType;
}
break;
}
case '/': {
//同上
if (opType < 2) {
op.push(exp);
opType = 2;
return opType;
}
else {
for (; opType >= 2;) {
getRes(op.top());
op.pop();
if (op.size() > 0) {
opType = getOpType(op.top());
}
else {
opType = 0;
}
}
op.push(exp);
opType = 2;
return opType;
}
break;
}
case ')': {//读到‘)’时,对运算符堆栈进行出栈处理,直到遇到‘(’
if (squareFlag > 1)squareFlag--;

for (; op.top() != '(';) {
getRes(op.top());
op.pop();
}
op.pop();
if (op.size() > 0) {
opType = getOpType(op.top());
}
else {
opType = 0;
}
return opType;
break;
}
case 'S': {
//开方(Sqrt)运算,因规定其写法为'Sqrt()',即读入S后,op堆栈中的最高优先级会因'('而被置为0,故不会存在需要立即出栈的情况
op.push(exp);
opType = 4;
return opType;
}
}
return opType;
}

解释

opType表示运算符的运算优先级

  • 优先级顺序定义:
    S(开方)=4 > N(负数标记)=3 > */ =2 > +-=1 > (=0;
  • 运算方式:
    1. 首先当op栈为空时,将获取的运算符放入堆栈,并将opType置为该运算符的优先级;如果不为空,比较当前运算符优先级`(opType1)`与栈顶运算符优先级`(opType2)`,若`opType1`>`opType2`,将运算符入栈,并将修改`opType`为当前运算符优先级;否则将运算符出栈,直到栈顶优先级小于当前运算符优先级。
    2. 当有运算符出栈时针对不同的运算符进行相应的操作。
  • 操作源码
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
//获取相应运算符的运算结果
void getRes(char op) {
switch (op)
{
case '+': {
double Num = num.top();
num.pop();
num.top() += Num;
break;
}
case '-': {
double Num = num.top();
num.pop();
num.top() -= Num;
break;
}
case '*': {
double Num = num.top();
num.pop();
num.top() *= Num;
break;
}
case '/': {
double Num = num.top();
num.pop();
num.top() /= Num;
break;
}
case 'N': {
num.top() = 0 - num.top();
break;
}
case 'S': {
num.top() = sqrt(num.top());
break;
}
default:
break;
}
}
  • 依据对应的栈顶操作符对num堆栈的栈顶或栈顶及栈顶次级进行相应的运算。
    • 如果进行了进行了出栈操作,则调用getOpType函数获取当前运算符堆栈中的最高优先级。
      • 操作源码
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
//获取当前运算堆栈中的最高优先级
int getOpType(char op) {
switch (op) {
case '+': case '-': return 1;
case '*': case '/': return 2;
case 'N':return 3;
case 'S':return 4;
default: return 0;
}
}
  • 如果进行了进行了出栈操作,则调用getOpType函数获取当前运算符堆栈中的最高优先级。
    • 操作源码
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
//获取当前运算堆栈中的最高优先级
int getOpType(char op) {
switch (op) {
case '+': case '-': return 1;
case '*': case '/': return 2;
case 'N':return 3;
case 'S':return 4;
default: return 0;
}
}

函数调用

源码

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
double getInfo(string exp) {
int length = 0;
int opType = 0;

int tmp;
while ((tmp = exp.find("qrt")) > -1) {
exp.erase(tmp, 3);
}
length = exp.size();

for (int i = 0; i < length;) {//i用来标记当前读取位置
int j = (exp[i] <= '9' && exp[i] >= '0') ? 1 : 0;//判断读到的是否为数字,true为1,false为0
if (j) {
i += getNum(&exp[i]);//获取完整数字,并将读取标记移动到数字之后
if (nagNuFlag == 1)nagNuFlag = 0;//清除负数标记
}
else {
//跳过乘方标记
if (exp[i] == '^') {
i++;
squareFlag = 1;
continue;
}

opType = getOp(exp[i], opType);//获取当前运算符堆栈中的最高优先级,并在需要时对运算符进行相应的操作
i++;//读取位置移动到运算符之后
}
//数字被完整读入后,对其进行乘方操作
if ((squareFlag == 1) && (exp[i] != '.')) {
int Num = num.top();
num.pop();
num.top() = pow(num.top(), Num);
squareFlag = 0;
}

}
//运算式读取完成后,若运算符堆栈非空,则将其内的所有内容栈,并对其运算符进行相应的操作
for (; op.size() > 0;) {
getRes(op.top());
op.pop();
}

return num.top();
}
0%