第四次程序设计作业 C++计算器计算及命令行的使用 前缀表达式方法实现

关键词：前缀中缀后缀表达式 波兰式 命令行

myGithub

一.前言

很有意思的开发和学习经历，从刚刚开始看到作业思考半天到现在的Debug过程，对我来说都或多或少有所提升。
也许这个时候自己挺迷茫的，想未来的路在哪里。一转眼，自己就走出去了很远，白驹过隙，时光荏苒。

二.本次作业的步骤梳理

1.Windows系统下的cmd命令行操作
2.输入字符串input过程中的特判负号
3.计算过程中符号优先级的判断
4.输入错误的判断
5.总结与反馈
这里我的解决步骤是：2->4->3->1->5。本篇博客主要介绍第3步和第1步。

三.计算的实现

代码：
calculation.h

//==============================//
//文件名称：calculation.h       
//作者：031502209               
//更新时间：2016/4/7            
//博客：qq952693358             
//==============================//
#ifndef CALCULATION_H
#define CALCULATION_H
#include<stack>
#include<queue>
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string>
using namespace std;

//===============================//
//class:Calculation              
//包含：执行计算函数carryout     
//函数类型：int                  
//===============================//
class Calculation { public:
        int carryout(queue<string> que);   
};

#endif // CALCULATION_H

calculation.cpp

//==============================//
//代码主体部分：calculation      
//文件名称：calculation.cpp     
//作者：031502209               
//更新时间：2016/4/7            
//博客：qq952693358            
//==============================//

//==================================//
//说明：该部分分为两大块            
//1.把原来的式子转换成为前缀表达式  
//2.前缀表达式的计算                
//==================================//
#include "calculation.h"
#include<stack>
#include<queue>
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string>
#include<sstream>

//======priority=======//
//说明：用于判断优先级 
//=====================// 
int priority(string s)
{
    if(s=="(" || s== ")")return 0;
    if(s=="+" || s=="-")return 1;
    if(s=="*" || s=="/")return 2;
    if(s=="#")return -1;
}

//======calculate======//
//说明：用于计算      
//=====================// 
int calculate(string s,int a,int b)//double
{   
    if(s=="+")return b+a;
    if(s=="-")return b-a;
    if(s=="*")return b*a;

    if(s=="/" && a!=0)return b/a;
    else return 0;
}
//========代码主体========// 
int Calculation::carryout(queue<string> que)
{
    //判断是否出错 
    if(que.empty())
    {
        cout<<"error"<<endl;
        return 0;
    }

    stack<string> sign1,sign2;
    stack<string> signstore;//倒序 

    string s;
    string que_s;
    string sign1_top;

    //==========================//
    //从'='开始从右向左遍历      
    //所以用一个栈signstore实现 
    //==========================//
    while(!que.empty())
    {
        signstore.push(que.front());
        que.pop();
    }

//-------------------------BEGIN-------------------------// 

    //======部分1======//
    //转换为前缀表达式 
    //=================// 
    while(!signstore.empty())
    {
        s=signstore.top();
        signstore.pop();

        if(s=="=")continue;
        if(s=="+" || s=="-" || s=="*" || s=="/" || s=="(" || s==")")
        {
            //=============说明=============// 
            //如果存在以下情况:             
            //(1)s的优先级大于sign1栈顶元素 
            //(2)s==")"                     
            //(3)sign1为空栈                
            //则:s直接push进sign1          
            //==============================//

            //sign1为空栈  
            if(sign1.empty())
            {
                sign1.push(s);

                continue;
            }

            //s==")"
            if(s==")")
            {
                sign1.push(s);

                continue;
            }

            //=============说明=============// 
            //如果遇到左括号:             
            //把sign1里面的字符push进sign2  
            //直至遇见右括号               
            //==============================//
            if(s=="(")
            {
                while(sign1.top()!=")")
                {
                    sign2.push(sign1.top());

                    sign1.pop();
                }
                sign1.pop();//右括号出栈 
                continue;
            }

            //s的优先级大于sign1栈顶元素 //
            if(priority(s) > priority(sign1.top()))
            {
                sign1.push(s);

                continue;
            }

            //s的优先级小于sign1栈顶元素//

            //==============说明===============//
            //当遇到s的优先级小于栈顶元素时   
            //把sign1里面的字符从栈顶          
            // push进sign2                    
            //直到栈顶元素优先级大于s          
            //=================================// 
            else if(priority(s) < priority(sign1.top()))
            {
                while(priority(s) < priority(sign1.top()))
                {
                    sign1_top=sign1.top();

                    sign1.pop();
                    sign2.push(sign1_top);
                }
                sign1.push(s);
                continue;
            }
            else //优先级相同 且非"("括号")"直接入sign1 
            {
                if(s=="+" || s=="-" || s=="*" || s=="/")
                sign1.push(s);
            }
        }
        else //如果是数字的话 push进sign2 
        {
            sign2.push(s);
            continue;
        }
    }

    //将sign1中剩余的部分按顺序push进sign2 
    while(!sign1.empty())
    {
        sign2.push(sign1.top());
        sign1.pop();
    }

    //转换为前缀表达式 完成 

//-------------------------END-------------------------//   

    //========部分2========// 
    //计算前缀表达式       
    //=====================//

    //sign2逆序存放->sign_2 
    stack<string> sign_2;
    while(!sign2.empty())
    {
        sign_2.push(sign2.top());

        sign2.pop();
    }

    //使用stringstream 把字符串转换为数字 
    stringstream stream;
    int number;
    stack<int> numberstore;//存储数字的栈 
    string s2;

    //计算部分 
    while(!sign_2.empty())
    {
        s2=sign_2.top();
        sign_2.pop();

        //遇到运算符 提取出numberstore栈顶两个元素进行计算
        //结果push进numberstore 
        if(s2=="+" || s2=="-" || s2=="*" || s2=="/")
        {
            int number1;
            number1=numberstore.top();
            numberstore.pop();

            int number2;
            number2=numberstore.top();
            numberstore.pop();

            int cal_number;
            cal_number=calculate(s2,number2,number1);

            numberstore.push(cal_number);

            continue;
        }
        else //遇到操作数 转换为数字之后入栈 
        {
            stream.str(s2);
            stream>>number;

            numberstore.push(number);
            stream.clear();

            continue;
        }
    }

    int value=0;

    value=numberstore.top();//栈顶元素即最终结果 

    return value;
}

四.CMD命令行

以下是主函数的写法：

#include "calculation.h"
#include "calculator.h"
#include "print.h"

#include<string>
#include<string.h>
#include<queue>
#include<stdlib.h>
#include<iostream>
using namespace std;
int bitjudge=0;

int main(int argc,char*argv[])    //不通过命令行输入时通过Input类来输入 
{
    queue<string> que; // type:queue<string>

    Scan Sc;    // Define a "Scan" object:"Sc".
    Print Put;  // Define a "Print" object "Put".
    Calculation Ca; // Define a "Calculation" object "Ca".

    string str=argv[argc-1];  

    if(strcmp(argv[1],"-a")==0) //判断是否有输入'-a' 
    {
        que.push(str);
        Put.pout(que);    // printf que.
    }

    while(!que.empty())que.pop();  // 清空que 

    que=Sc.ToStringQueue(argv[argc-1]);

    cout<<Ca.carryout(que)<<endl;
    return 0;
}

实现效果如下：

五.不足的地方(已做出改进)

我从我原来的代码进行了改进，在原来的要求下，我输出了整个式子，并且在之后进行了错误判断：<1>输入的式子左右括号匹配判断 <2>输入的数超过十位
但是如果使用命令行的话，在输入’-a’的时候会进行判断，但是没有’-a’的时候就会跳过(判断在调用的print.cpp内)。还有一个就是小数的处理。
这是美中不足的地方。

今天改进了一下：实现报错功能，处理了小数的情况，对主函数进行了修改。

六.数据处理(举两个例子)：

1.(-3+(9-((10-8)+(9-8*6/2+3)-10*10))*(8-(1+8/4)+2))=830
2.(3+(-1+2*8)*2)+(9-8*1)=34

七.总结：

经过这些天的努力和尝试，把之前想象中异常困难的任务完成了。在我之前的代码上依照要求进一步的开发，学习了CMD命令行和sstream的使用，总体上对这些天的经历感到满意。但是我也看到了自己的不足和缺点，主要是：
1.自己的知识储备相对浅薄，仍然需要扩宽知识面，不断学习新的知识。
2.编程能力仍然需要提升。
3.提高阅读代码的能力，多去思索别人的想法和做法。
希望接下来的自己再接再厉，坚持下去。

                                                                                                                2016/4/9