算式计算器C++实现代码(顺序栈结构 增加了一些功能 求指教)

 转自http://blog.sina.com.cn/s/blog_72e53c4c0100qw5n.html

数据结构课上学习栈结构的时候 根据老师的实验要求用VC++6.0平台写了这段代码除了加减乘除乘方，稍微自己加了一些好玩的小功能，比如计算阶乘"!"，三角函数，比如正弦 "sin"，对数"log"与"ln"，常量pi（圆周率），自然对数底数"e"也加进去了，算是初步模仿中学用的科学计算器吧~~~~可惜有一个小缺陷，就是减号与负号没法区别T_T 只好投机取巧用"-"表示减号，用下划线"_"表示负号^_^用我们老师的话说，我这太不地道了……有没有哪位高手可以告诉我怎么样可以变“地道”的？？？？跪求教。可能还有好多bug没发现呢~~大家多多找茬哦~~谢谢~~~~

 

算式计算器.cpp

 

#include<iostream>
#include<cmath>
#include<string>
#include<iomanip>
using namespace std;

void menu();//位于calculate函数后面的菜单函数声明
void guide();//位于主函数后面的指导函数的声明

double D_Operate(double x,char op,double y)//双目运算符的运算定义
{
 double a;//计算结果
 switch(op)
 {
  case'+': a=x+y;break;
  case'-': a=x-y;break;
  case'*': a=x*y;break;
  case'/': a=x/y;break;
  case'^': a=pow(x,y);break;//幂运算包括乘方和开方
 }//因为都是利用double进行运算 因此不定义取模运算
 return a;
}

double S_Operate(char op,double x)//前缀单目运算符的运算定义
{
 double a;//计算结果
 switch(op)
 {
  case's': a=sin(x);break;
  case'c': a=cos(x);break;
  case't': a=tan(x);break;
  case'l': a=log10(x);break;//以10为底的对数
  case'n': a=log(x);break;//以e（2.718281828）为底的对数
  case'_': a=-x;break;//取负用下划线代替负号 定义为一元运算
 }
 return a;
}

char Precede(char op1,char op2) //判断符号的优先级 op1在返回的结果符的左边 op2在右边
//用于判定运算符的优先级 以决定是把运算符压栈 还是把栈内的运算符弹出来进行计算
{
  if(((op1=='+'||op1=='-')&&(op2=='+'||op2=='-'||op2==')'||op2=='='))||\
   ((op1=='*'||op1=='/')&&(op2=='+'||op2=='-'||op2=='*'||op2=='/'||op2==')'||op2=='='))\
   ||(op1=='^'&&(op2=='+'||op2=='-'||op2=='*'||op2=='/'||op2==')'||op2=='='||op2=='s'||op2=='c'||op2=='t'||op2=='_'||op2=='l'||op2=='n'))\
   ||((op1=='_'||op1=='s'||op1=='c'||op1=='t'||op1=='l'||op1=='n')&&(op2=='+'||op2=='-'||op2=='*'||op2=='/'||op2==')'||op2=='='||op2=='s'||op2=='c'||op2=='t'||op2=='_'||op2=='l'||op2=='n')))
  return '>';//上述情况下 栈顶运算符优先级高于待定运算符 需弹栈
  if((op1=='('&&op2==')')||(op1=='='&&op2=='='))
  return '=';
  else
     return '<';
}

int illegal_char(string s,int i)//非法输入字符判定函数
{
 int j=0;
 while(j<i)
 {
  if(s[j]>='0'&&s[j]<='9')
   j++;
  
  else if(s[j]=='+'||s[j]=='-'||s[j]=='*'||s[j]=='/'||s[j]=='.'||s[j]=='('||s[j]==')'||s[j]=='^'||s[j]=='!'||s[j]=='e'||s[j]=='_')
   j++;

  else if((s[j]=='p'&&s[j+1]=='i')||(s[j]=='l'&&s[j+1]=='n'))
   j+=2;
  
  else if((s[j]=='s'&&s[j+1]=='i'&&s[j+2]=='n')||(s[j]=='c'&&s[j+1]=='o'&&s[j+2]=='s')||(s[j]=='t'&&s[j+1]=='a'&&s[j+2]=='n')||(s[j]=='l'&&s[j+1]=='o'&&s[j+2]=='g'))
   j+=3;
 //以上都是标准的数字字符和运算符 如若存在其他形式的字符 则是非法输入
  else
  {
   cout<<"程序终止，存在非法的字符输入！！！"<<endl;
   return 0;
  }
 }
 return 1;//没有非法字符 返回1 否则返回0
}

int match(string s)//栈结构的括号匹配检测函数
{
 int i=0,top=0;
 char stack[50];
 while(s[i]!='\0')
 {
  if(s[i]=='(')
  {
   stack[top]=s[i];
   top++;
  }
  //push 左括号压入栈内

  if(s[i]==')')
   if(stack[top-1]=='(')
   {
    int a=i+1;
    stack[top-1]=NULL;
    top--;
   }//把与右括号匹配的左括号弹掉
   else
   {
    cout<<"括号输入有误"<<endl;
    return 0;//多了右括号 括号失陪 返回非法
   }//pop'('

  i++;
 }

 if (top!=0)
  {
   cout<<"括号输入有误"<<endl;
   return 0;//多了左括号 括号失陪 返回非法
  }
 return 1;//返回合法
}

class NUMstack//运算数栈
{
 public:
  double num[1000];
  int top;

  void start()//初始化栈清空栈顶指针置底
  {
   for(int i=0;i<1000;i++)
    num[i]=0;
   top=0;
  }

  
  void push(char a)//因为有多位数的运算因此不能一压栈就提升栈顶指针
  {
   num[top]=num[top]*10+(a-'0');//把字符转成数因为每次入栈之前要乘10 所以初始化要清0
  }

  double pop()
  {
   top--;
   double number=num[top];
   num[top]=0;
   return number;
  }//弹栈函数 弹掉栈顶元素 栈顶归0 top指针下降

  double getTop()//取栈顶元素但不必弹栈
  {return num[top-1];}

  void lift()//提升top指针的函数
  {top++;}
};

class OPERstack//运算符栈
{
 public:
  char oper[1000];
  int top;

  void start()//初始化函数栈清空栈底放一"="用于判定算式结束
  {
   oper[0]='=';
   for(int i=1;i<1000;i++)
    oper[i]=NULL;
   top=1;//栈顶指针置于栈底的上一位
  }

  
  void push(char a)
  {  
    oper[top]=a;
    top++;//与数字栈不同一压栈就可以提升指针
  }

  char pop()
  {
   top--;
   char op=oper[top];
   oper[top]=NULL;
   return op;//弹出计算符 用于计算
  }

  char getTop()
  {
   return oper[top-1];//取栈顶符号 但不弹栈 可用于判定优先级
  }
};

 

void calculate(string equation)//算式计算函数（关键函数）
{
 NUMstack number;//定义运算数栈变量number
 OPERstack oper;//定义运算符栈变量oper
 number.start();
 oper.start();//把两个栈初始化
 int i=0,len=0,k;
 char p,sig;
 double yuan1,yuan2;
 while(equation[i]!='\0')
 {
  len++;
  i++;
 }//计算等式长度len

 if(equation[len-1]!='=')
 {
  cout<<"输入有误没有输入终止符号--等号“=”"<<endl;
  return;//检测有没有结束符等号"="
 }

 int le;
 le=illegal_char(equation,len-1);
 if(le==0)
  return;//有非法字符 不进行后续计算

 le=match(equation);
 if(le==0)
  return;//括号匹配非法 不进行后续计算

 for(i=0;i<len;i++)//初步确定合法后开始计算算式
 {
  if(equation[i]=='!')//阶乘是后缀单目运算符单独进行计算
  {
   yuan1=number.pop();//弹出栈顶元素做阶乘
   if (yuan1==0)
   {
    number.num[number.top]=0;//0的阶乘为0 压结果入栈
    number.lift();
   }
   else
   {
    number.num[number.top]=1;
    for(k=1;k<=yuan1;k++)//阶乘循环
     number.num[number.top]=k*number.num[number.top];
    number.lift();//结果入站
   }
  }

  else if(equation[i]>='0'&&equation[i]<='9')
  {
   number.push(equation[i]);//压数字字符入栈
   if((equation[i+1]<'0'||equation[i+1]>'9')&&equation[i+1]!='.')
    number.lift();//当整个多位运算数读取完毕后，运算数栈栈顶指针才能提升
  }

  else if(equation[i]=='p')
  {
   number.num[number.top]=3.1415926536;//pi值即π 圆周率 要压入数字栈
   number.lift();
   i++;//pi是两个字符所以要移动扫描算式的指针往后跳一个
  }
  else if(equation[i]=='e')
  {
   number.num[number.top]=2.718281828459;//e 自然对数底数 压入运算数栈
   number.lift();
  }
  else if(equation[i]=='.')//小数压栈代码
  {
   int x=1;
   while(equation[i+x]>='0'&&equation[i+x]<='9')
   {
    number.num[number.top]+=((equation[i+x]-'0')/pow(10,x));//第x位小数入栈
    x++;
   }
   x--;
   number.lift();
   i=i+x;
  }

  else if(equation[i]=='(')
  {
   oper.push(equation[i]);//左括号无条件压栈
  }

  else//数阶乘左括号判断完毕后其他运算符的分类讨论
  {
   if(oper.top==1)//运算符栈为空运算符可以无条件入栈
   {
    if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='o')
     oper.push('l');
    else if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='n')
     oper.push('n');//因为log和ln都是小写字母l开头所以要分情况讨论
    else
    oper.push(equation[i]);
   }
   else//运算符栈不为空则要进行优先级判断
   {
    char temp1=oper.getTop();//取出栈顶符号
    char temp2;//待入栈符号

    if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='o')
     temp2='l';
    else if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='n')
     temp2='n';//log与ln的再次讨论
    else
     temp2=equation[i];

    p=Precede(temp1,temp2);
    if(p=='<')
     oper.push(temp2);//栈顶符优先级较低现在待定的运算符就可以入栈了
    if(p=='>'||p=='=')
    {
     char rep=p;//当栈顶符优先级不低于待入栈的符号 则运算符栈不停地弹栈
     //进行运算直到低于待入栈符号为止 rep用于记录比较结果 要多次进行判断
     while((rep=='>'||p=='=')&&(oper.top-1>0))
     { 
      sig=oper.pop();
      yuan1=number.pop();
      yuan2=number.getTop();//靠前的一个运算数只要取得不要弹出来
      if(sig=='/'&&yuan1==0)//yuan1是双目运算符后面的第二运算元
      {
       cout<<"计算时出错！！出现了除数为0的情况！！"<<endl;
       return;
      }
      if(sig=='^'&&yuan2<0&&yuan1>0&&yuan1<1&&(static_cast <int>(1/yuan1))%2==0)
      //对负数开偶次根号的限制
      {
       cout<<"计算时出错！！出现了负数开偶次根号的情况！！"<<endl;
       return;
      }
      if(sig=='_'||sig=='s'||sig=='c'||sig=='t'||sig=='l'||sig=='n')//若为前缀单目运算符
      {
       double tt;
       tt=S_Operate(sig,yuan1);
       number.num[number.top]=tt;//运算结果压回原来yuan1在栈内的位置
       number.lift();//提升指针
       temp1=oper.getTop();
       rep=Precede(temp1,temp2);//再判优先级
      }
      else
      {
       number.num[(number.top)-1]=D_Operate(yuan2,sig,yuan1);
       temp1=oper.getTop();
       rep=Precede(temp1,temp2);//双目运算符的计算
      }
     }
     if(equation[i]==')')//如果栈外符是右括号要把与之匹配的左括号弹出栈外
      oper.pop();
     else if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='o')
      oper.push('l');//代表log的l
     else if((equation[i]=='l')&&(equation[i+1]=='n'))
      oper.push('n');//代表ln的n
     else
      oper.push(equation[i]);
    }
   }   
   if(equation[i]=='s'||equation[i]=='c'||equation[i]=='t'||(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='o'))
    i=i+2;
   if(equation[i]=='l'&&equation[i+1]=='n')
    i++;
   //对于不止一个字符的运算符 sin log ln等等 要移动扫描算式的指针 往后跳一个或两个
  }
 }

 if(number.num[0]==ceil(number.num[0]))
  cout<<equation<<number.num[0]<<endl;
 else
 {cout<<equation<<fixed<<setprecision(8)<<number.num[0]<<endl;}//输出结果控制精度8位小数

 //调试时检查运算结束后站内情况的代码段

}

void menu()//菜单函数
{
  cout<<"实数型科学算式计算器"<<endl;
  cout<<"(中南大学软件学院1008 莫天池)"<<endl;
  cout<<endl;
  cout<<"欢迎使用o(∩_∩)o !!!"<<endl;
  cout<<"请选择你需要的功能：（0，1或者2）"<<endl;
  cout<<"----------"<<endl;
  cout<<"1.使用说明"<<endl;
  cout<<"2.计算算式"<<endl;
  cout<<"0.退出程序"<<endl;
  cout<<"----------"<<endl;
  cout<<"你的选择是：";
  int choice;
  cin>>choice;
  switch(choice)
  {
   case 0:return;
   case 1:guide();break;
   case 2:
    {
     system("cls");
     char go_on='y';
     string equation;
     while(go_on=='y')
     {
      cout<<endl<<endl<<"请输入算式，以=（等号）结束："<<endl;
      cin>>equation;
      calculate(equation);
      cout<<"继续使用吗？是请输入y 否则输入n：";
      cin>>go_on;//可以循环进行算式计算
     }
     system("cls");
     menu();
    }
  }
 
}

void main()
{
 menu();
}

void guide()//输入规则介绍说明书
{
 system("cls");
 cout<<"使用说明："<<endl;
 cout<<"输入算式时，请按照下列规则输入："<<endl;
 cout<<"1.四则运算+加 -减 *乘 /除按常规输入，负号用下划线(_)代替，注意将其与减号区别；可用括号()界定优先级"<<endl;
 cout<<"2.^幂:幂运算如下乘方输入x^y(x的y次方)如23^6就是23的6次方；开方也这样输入如81^(1/4)[或者81^0.25]表示81开4次方"<<endl;
 cout<<"3.!阶乘:6!表示1*2*3*4*5*6；(1+3)!表示4的阶乘，结果是24；1+3!表示1再加上3做阶乘的结果，是7"<<endl;
 cout<<"4.pi代表圆周率，即3.1415926536，本计算器利用弧度进行三角函数计算；计算正弦请输入sin，余弦输入cos，正切输入tan；sin(pi/2)就是二分之π弧度对应的正弦值（注意一定要打括号）其他依此类推；"<<endl;
 cout<<"5.计算以10为底的对数请输入log，如log1000=3，计算以e（2.718281828）为底的自然对数请输入ln，如lne^4=4,注意指数的输入要规范，如lne^4=4，但是(lne)^4=1，计算算式的对数要在对数符号后面把算式括起来，如ln(3+6*9)，计算以其他数为底的对数可利用对数换底公式，如以2为底，16的对数可输入ln16/ln2或者log16/log2结果都是4"<<endl;
 cout<<"6.可直接输入e和pi做数值计算"<<endl;
 cout<<"7.本计算器的括号只有小括号();不接受中括号[ ]和大括号{ },且算式一定要以等号（=）结束"<<endl;
 system("pause");
 system("cls");
 menu();
}

 

 

 

下面有一些测试：

2+5=

输出7

(24+4)/(3.5*6/3)=

输出4

(63/9+41)/(8/4+1)=

输出16

((63/9+41)/3)^0.25=

输出2

_9/3=

输出-3

((((0.5*5+1000*0.01)*2^1.5*sin(pi/4)*log100)/5^2)!*2)!=

输出24

((sin(pi/6)+cos(pi/3)+tan(pi/4))^2)!/2=

输出12

6/(4*2-8)= 

输出不合法 

7*89      

输出  不合法

a+b=      

输出  不合法

莫天池=   

输出  不合法

6=6      

输出   不合法

(4+8))/3=  

输出   不合法

(_2)^0.5=  

输出   不合法

(log((cospi+5)*25)+3)!=

输出 120

lne^5=

输出 5

cos(pi/4)*2^(3/2)+log10=

输出 3

cos(pi/4)*2^(3/2)+log10+lne^5=

输出8 

3^(tan(pi/log10000)+lne)=

输出9

(sin(_pi/2)*2)^3= 

输出-8

2^(sin(_pi/4)*2*(2^0.5))=

输出0.25