中缀表达式计算器 ---- QT平台逆波兰表达式C++递归实现
------ 前言：
1.这两天写了个计算器，与传统的计算器不同，可以直接输入中缀表达式进行计算，可以看成是科学计算器的简化版。
2.该计算器是通过把中缀表达式转化成逆波兰表达式（后缀表达式实现的）；
3.其中中缀表达式化为后缀表达式是通过递归实现的；
4.采用的是实时处理方式，即用户每输入一个元素就马上对其进行处理，这种方式的缺点是用户的输入不能确定，当用户进行删除操作时，处理量相对于非实时处理有点大（该开始写时想过这个问题，但是因为目前是练习阶段，我更愿意去挑战难度大的）。
------ 效果展示：
------------- 平台为QT5.14------------------
------ 存在的问题：
- 没有负数，输入
(后，+、-后不被允许，这个可以在输入限制位进行修改，但是由于时间问题，放到以后再回头修改； - 使用
Del按钮删除)大概率发生错误。
原因分析： 该程序实时处理用户的输入，在接收了)或相应的运算符（优先级低于oper的栈顶元素）后，oper中已经进行过进行过弹栈。
解决方案： ①（符合我的初衷）不改变程序的实时处理方式，创建一个队列，在每次发生oper弹栈时，存放弹栈内容，以便后面恢复。
② 放弃实时处理方式，改为用户按下=后，才对所有输入内容进行处理。（这种方式处理起来简单，可行性强）。
------ 代码：
话不多说，直接上代码:
calculator.h
#ifndef CALCULATOR_H
#define CALCULATOR_H
#include mainWindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include calculator.cpp
#include "calculator.h"
Calculator::Calculator()
{
inputInfo="";
temp="";
RevPolish=new vector<string>;
oper=new vector<int>;
resStack=new vector<long double>;
}
Calculator::~Calculator()
{
if(RevPolish!=nullptr)
{
delete RevPolish;
RevPolish=nullptr;
}
if(oper!=nullptr)
{
delete oper;
oper=nullptr;
}
if(resStack!=nullptr)
{
delete resStack;
resStack=nullptr;
}
}
string Calculator::getInputInfo() const
{
return inputInfo;
}
void Calculator::setInputInfo(const string &value)
{
inputInfo = value;
}
void Calculator::addInputInfo(const string &value)
{
inputInfo+=value;
}
void Calculator::clearInputInfo()
{
inputInfo="";
}
void Calculator::beZeroAll()
{
inputInfo="";
temp="";
RevPolish->clear();
oper->clear();
resStack->clear();
}
（主要内容）mainwindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
: QMainWindow(parent)
, ui(new Ui::MainWindow)
{
/*初始化限制位*/
typePer=0;
pointPer=0;
leftNum=0;
perRight=0;
ui->setupUi(this);
calculator=new Calculator;
btnGroup=new QButtonGroup(this);
/*按运算符优先级绑定按钮*/
btnGroup->addButton(ui->zeroBtn,0);
btnGroup->addButton(ui->oneBtn,1);
btnGroup->addButton(ui->twoBtn,2);
btnGroup->addButton(ui->threeBtn,3);
btnGroup->addButton(ui->fourBtn,4);
btnGroup->addButton(ui->fiveBtn,5);
btnGroup->addButton(ui->sixBtn,6);
btnGroup->addButton(ui->sevenBtn,7);
btnGroup->addButton(ui->eightBtn,8);
btnGroup->addButton(ui->nineBtn,9);
btnGroup->addButton(ui->pointerBtn,10);
btnGroup->addButton(ui->AddBtn,20);
btnGroup->addButton(ui->SubBtn,21);
btnGroup->addButton(ui->MulBtn,30);
btnGroup->addButton(ui->DivBtn,31);
btnGroup->addButton(ui->LeftBtn,40);
btnGroup->addButton(ui->RightBtn,41);
btnGroup->addButton(ui->EquBtn,50);
btnGroup->addButton(ui->DeleteBtn,51);
btnGroup->addButton(ui->ClearBtn,52);
connect(btnGroup,SIGNAL(buttonClicked(int)),this,SLOT(btnClicked(int)));
}
MainWindow::~MainWindow()
{
if(calculator!=nullptr)
{
delete calculator;
calculator=nullptr;
}
delete ui;
}
/*修改字体大小*/
void MainWindow::SetFont(int value)
{
QFont font;
font.setBold(75);
font.setPointSize(value);
ui->showLabel->setFont(font);
}
void MainWindow::operJudge(int id)
{
if(id==41) //当判断需入栈符号为')'时,开始一直弹栈，直到遇到'(',弹出'(',结束弹栈
{
// qDebug() << __LINE__ << " id:" << id/10 ;
if(calculator->oper->back()==40) //遇到'('为一个递归结束条件
{
calculator->oper->pop_back();
return;
}
calculator->RevPolish->push_back(calculator->returnOper(calculator->oper->back()));
calculator->oper->pop_back();
return operJudge(id); //递归弹栈
}
if(calculator->oper->empty()||id==4||(id/10>calculator->oper->back()/10))
//oper为空时，直接入栈||需入栈符号为'('时，直接入栈||需入栈符号的优先级大于栈顶符号时，直接入栈
{
// qDebug() << __LINE__ << id/10;
calculator->oper->push_back(id);
return; //符号入栈后，直接结束递归
}
else //oper不为空&&需入栈符号的优先级小于栈顶元素时，开始判断递归弹栈
{
if(calculator->oper->back()==40) //当弹栈遇到'('时，需入栈符号直接入栈，且弹栈递归结束
{
// qDebug() << __LINE__ << id/10;
calculator->oper->push_back(id);
return;
}
// qDebug() << __LINE__ << id/10;
calculator->RevPolish->push_back(calculator->returnOper(calculator->oper->back()));
calculator->oper->pop_back();
return operJudge(id); //递归弹栈
}
}
void MainWindow::beZeroAll()
{
typePer=0;
pointPer=0;
leftNum=0;
perRight=0;
}
string Calculator::returnOper(const int id)
{
switch(id)
{
case 20:
return "+";
case 21:
return "-";
case 30:
return "*";
case 31:
return "/";
case 40:
return "(";
}
return nullptr; //使用该函数时，没有做是否为空判断，暂时没有发现问题
}
void MainWindow::btnClicked(const int id)
{
/*判断输入*/
if(id>=0&&id<=9) //按钮为数字时
{
if(id==0&&calculator->getInputInfo().back()=='/') //分母不能为0
return;
if(calculator->getInputInfo()=="0") //当showLabel只有一个'0'时（即没有输入)
calculator->setInputInfo(to_string(id)); //按钮的id直接替换showLabel的'0'
else
calculator->addInputInfo(to_string(id)); //其他情况直接在showLabel后追加
calculator->temp+=to_string(id); //输入为数值时，直接追加到temp后
typePer=0; //输入了数字后，运算符和'.'的输入限制解除
rightPer=0;
}
else if(id==10) //当按钮为'.'时
{
if(pointPer==1||typePer==1||rightPer==1) //当上一次输入为'.'或者运算符或者'('时，不允许输入'.'
return;
calculator->addInputInfo(".");
calculator->temp+=".";
typePer=1; //输入'.'后，运算符和'.'的输入限制位锁定
pointPer=1;
}
else if(id==50) //当按钮时'='时
{
if(typePer==1||leftNum!=0) //按'='前的输入是'.'或运算符或者'('没有对应')'时，不能进行计算
return;
if(calculator->temp!="")
{
if(calculator->RevPolish->size()<=1&&calculator->oper->size()<1) //当输入只有一个数时，不允许计算
return;
calculator->RevPolish->push_back(calculator->temp);
//当'='输入合法且temp里存有数字时，数字压入逆波兰表达式栈中，清空temp
calculator->temp="";
}
typePer=1; //按下'='后，运算符和'.'的输入限制位锁定
pointPer=1;
calculator->addInputInfo("="); //showLabel上显示'='
unsigned int operSize=calculator->oper->size();
for(unsigned int i=0;i<operSize;i++) //把oper中剩余的运算符从oper中弹出，压入RevPolish中
{
int o=calculator->oper->back();
calculator->RevPolish->push_back(calculator->returnOper(o));
calculator->oper->pop_back();
}
for(vector<string>::iterator it=calculator->RevPolish->begin();
it!=calculator->RevPolish->end();it++) //逆波兰表达式构建完成，开始从头开始遍历表达式
{
// qDebug() << QString::fromStdString(*it);
if(*it!="+"&&*it!="-"&&*it!="*"&&*it!="/") //遍历表达式时，遇到数字，压入resStack中
{
calculator->resStack->push_back(stold(*it));
}
else //遇到运算符时，弹出resStack中的最上面两个数字，进行与运算符对应的运算（第一个弹出的在运算符右边，第二个在左边）
{
long double res,x,y;
if(*it=="+")
{
x=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
y=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
res=x+y;
calculator->resStack->push_back(res);
}
else if(*it=="-")
{
x=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
y=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
res=y-x;
calculator->resStack->push_back(res);
}
else if(*it=="*")
{
x=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
y=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
res=x*y;
calculator->resStack->push_back(res);
}
else if(*it=="/")
{
x=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
if(fabs(x)<1e-12) //'/'右边不能为0
{
ui->memLabel->setText("WRONG!");
}
y=calculator->resStack->back();
calculator->resStack->pop_back();
res=y/x;
calculator->resStack->push_back(res);
}
}
}
ui->memLabel->setText(QString::fromStdString(to_string(calculator->resStack->back())));
//表达式遍历完后，resStack中剩下的最后一个数字即运算结果
}
else if(id==51)
{
int p=0; //同步temp和InputInfo的删除
if(calculator->getInputInfo()!="") //当showLabel中有实际输入时，才被允许删除操作
{
string t=calculator->getInputInfo();
//当删除掉的不为数字或者'.'且temp为空时，RevPolish需要弹出一个数字放入temp中，
//以保证temp、RevPolish和showLabel的同步
if((t[t.size()-1]<48||t[t.size()-1]>57)&&t[t.size()-1]!='.'
&&t[t.size()-1]!='('&&t[t.size()-2]!=')'&&calculator->temp=="")
{
calculator->temp=calculator->RevPolish->back();
for(unsigned int i=0;i<calculator->temp.size();i++)
{
if(calculator->temp[i]=='.') //如果temp取到的数字里含有'.'，'.'的输入限制位锁定，以保证一个数中只有一个'.'
pointPer=1;
}
calculator->RevPolish->pop_back();
p=1;
}
if(t[t.size()-1]==')') //删除')'后，'('的计数需要加一,保证左右括号匹配
{
leftNum++;
}
if(t[t.size()-1]=='(') //跟')' 的删除同理
{
leftNum--;
}
if(t[t.size()-1]=='.') //当删除了'.'时，'.'的输入限制位归零,以保证一个数中可以有一个'.'
pointPer=0;
t.pop_back();
if(calculator->temp!=""&&p!=1) //同步temp和InputInfo的删除
calculator->temp.pop_back();
if(t[t.size()-1]<48||t[t.size()-1]>57)
//删除元素后，showLabel的剩余元素的最后一个元素不为数字时，符号的输入限制位锁定
{
typePer=1;
// pointPer=1;
}
else //最后一个为数字时，符号和'.'的输入限制位归零
{
typePer=0;
pointPer=0;
}
calculator->setInputInfo(t);
}
ui->showLabel->setText(QString::fromStdString(calculator->getInputInfo()));
if(calculator->getInputInfo()=="") //showLabel被删除完时，全局归零
{
calculator->beZeroAll();
beZeroAll();
calculator->setInputInfo("0");
}
}
else if(id==40)
{
if(pointPer==1||(typePer==0&&calculator->getInputInfo()!="")) //当上一个输入为数字或者'.'时，'('的输入不被允许
return;
if(calculator->temp!="") //输入'('时，需要把temp中存放的数字压入RevPolish且把temp清空
{
calculator->RevPolish->push_back(calculator->temp);
calculator->temp="";
}
typePer=1; //输入'('后不能输入运算符
calculator->addInputInfo("(");
operJudge(id);
leftNum++; //输入'('后，'('的计数需加一，且')'输入限制位解锁
perRight=1;
}
else if(id==52) //按下清除按钮后，全局清零
{
calculator->beZeroAll();
beZeroAll();
calculator->setInputInfo("0");
ui->memLabel->setText(QString::number(0));
}
else
{
if(typePer==1) //运算符限制位锁定时，不允许输入运算符
return;
if((leftNum==0||perRight==1)&&id==41) //之前没有输入过'('或者')'限制位为锁定时，')'不允许被输入
return;
if(calculator->temp!="") //输入运算符或者')'时，temp存放的数字压入RevPolish中，temp清空
{
calculator->RevPolish->push_back(calculator->temp);
calculator->temp="";
}
typePer=1;
pointPer=0;
switch(id)
{
case 20:
calculator->addInputInfo("+");
operJudge(id);
break;
case 21:
calculator->addInputInfo("-");
operJudge(id);
break;
case 30:
calculator->addInputInfo("*");
operJudge(id);
break;
case 31:
calculator->addInputInfo("/");
operJudge(id);
break;
case 41:
calculator->addInputInfo(")");
operJudge(id);
leftNum--; //'('计数减一
typePer=0; //运算符限制位置零
rightPer=1;
break;
}
perRight=0;
}
/*自动改变字体大小，48个输入封顶*/
if(calculator->getInputInfo().size()<22)
SetFont(22);
if(calculator->getInputInfo().size()>=22)
SetFont(18);
if(calculator->getInputInfo().size()>=28)
SetFont(14);
if(calculator->getInputInfo().size()>=36)
SetFont(10);
if(calculator->getInputInfo().size()>=48)
return;
/*显示输入*/
ui->showLabel->setText(QString::fromStdString(calculator->getInputInfo()));
/*输入限制位测试*/
qDebug() << "typePer:" << typePer << " pointPer:"
<< pointPer << " leftNum:" << leftNum << " rightPer:" << rightPer;
qDebug() << QString::fromStdString(calculator->temp);
}
main.cpp
#include "mainwindow.h"
#include 后缀表达式输出结果：
------ 结语：
本人刚入门编程半年，能力有限，代码风格也可能不好，望各位大佬热心指点，也欢迎大家在评论区讨论，大家一起交流学习。
挖个坑，有时间整理下中缀、前缀和后缀表达式之间的转换原理及相关实现。