CC语言实现的数据结构课程设计的计算器堆栈

C、C++语言实现的数据结构课程设计的计算器(堆栈)/*// 我真诚地保证：// 我自己独立地完成了整个程序从分析、设计到编码的所有工作。

// 如果在上述过程中，我遇到了什么困难而求教于人，那么，我将在程序实习报告中// 详细地列举我所遇到的问题，以及别人给我的提示。

// 我的程序里中凡是引用到其他程序或文档之处，// 例如教材、课堂笔记、网上的源代码以及其他参考书上的代码段,// 我都已经在程序的注释里很清楚地注明了引用的出处。

// 我从未没抄袭过别人的程序，也没有盗用别人的程序，// 不管是修改式的抄袭还是原封不动的抄袭。

// 我编写这个程序，从来没有想过要去破坏或妨碍其他计算机系统的正常运转。

// <李雷阳>*//********************************************************************用堆栈做的计算器程序*创建者：李雷阳*创建时间：2011.03.12 *最后修改时间：2011.03.15 */********************************************************************/********************************************************************本程序功能：实现用堆栈处理计算表达式具体内容：I: 如果算式里面有计算式不应该出现的字符，则将其智能略去如：将(1.4a54+2f.6)*3.09s+4ff看成(1.454+2.6)*3.09+4II: 检查括号是否匹配，如果匹配，再检查是否出现在合法位置如：(8*(7-4)不匹配，以及65*(72+98)(70-45)匹配但是不合法III: 检查计算数与计算符号的数量是否合格如：+23-4* 、23-4*、+23-4 等等IV: 检查输入小数的时候小数点是否输入过多以及智能改正如：将3....2*10+8 看成3.2*10+8V: 检查连续输入大于两个符号时候是否能智能修改，“不能”则-> 对于3+-2 给出判断结果：输入有误VI: 接V:如果判断能够改正，则------------------------------->将4++++++++++++5看成4+5并计算VII：检测“0”是否出现在分母上【下边是检测数据，检测结果与期望结果吻合】【注：输入数据结尾没有“#”，以为在我的程序里面要它没用】()*2+3# 期望结果：输入有误(3+3)*3+1*(1+3)-3/2+3*3# 期望结果：29.51+2*(4-5)+45# 期望结果：44.000000(1.454+2.6)*3.09+4# 期望结果：16.5269(1.4a54+2f.6)*3.09s+4ff# 期望结果：16.5269(56-23)/8-4# 期望结果：0.12534+p(u89-12.3)k/3# 期望结果：59.566789.5*749+25)# 期望结果：输入有误89.5*749+25# 期望结果：67060.500000(8*(7-4)# 期望结果：输入有误65*(72+98)(70-45) # 期望结果：输入有误6*# 期望结果：输入有误)5+3(# 期望结果：输入有误(3+)(4)# 期望结果：输入有误3....2*10+8# 期望结果：40+23-4*# 期望结果：输入有误23-4*# 期望结果：输入有误+23-4# 期望结果：输入有误3+-2# 期望结果：输入有误4+++++++++++++++5# 期望结果：9********************************************************************//********************************************************************* 程序中所用到的头文件*********************************************************************/#include<iostream>#include<cstring>using namespace std;/********************************************************************* 宏定义*********************************************************************/#define MAX_LENGHT 50//预先假设计算字符串最多有500个字符#define MAX 10//一般情况下输入要计算的数不会超过10位/********************************************************************* 自定义函数*********************************************************************/bool isOperand(char ch);//检查是否为操作数int priority( char op);//设置操作等级并返回操作符op的等级template <class Stack_type>//用计算符号op计算数字number_1 和number_2Stack_type caculate( char op, const Stack_type number_1, const Stack_type number_2 );char *mark(char string[]);//将符号和数字放在同一个堆栈里面时，两个数字可能会连在一起，导致无法区分//哪个是第一个数哪个是第二个数，这里我用了小方法，就是在每个数字后边加个//字母a来将两个连着的数字区分开char *parsing(char A_string[]);//将将传入的中缀计算字符串A_string转化成后缀计算字符串并返回一个指针float result(char A_string[]);//计算用函数“char *parsing(char A_string[]);”转化过的后缀计算字符串的值bool check(char A_string[]);/*自定义堆栈*/template<class Type>class Stack;template<class Type>class StackNode{friend class Stack<Type>;private:Type data;StackNode<Type> *link;StackNode(Type D=0,StackNode<Type> *L=NULL):link(L),data(D){}};template<class Type>class Stack{public:Stack():_top(NULL),NumItem(0){}void push(Type item);void pop(); //Type pop();Type top();void MakeEmpty();bool empty();private:int NumItem;StackNode<Type> *_top;};template<class Type>void Stack<Type>::push(Type item){_top=new StackNode<Type>(item,_top);NumItem++;}template<class Type>void Stack<Type>::pop(){StackNode<Type> *p;p=_top;_top=_top->link;delete p;NumItem--;}template<class Type>Type Stack<Type>::top(){return _top->data;}template<class Type>bool Stack<Type>::empty(){return _top==NULL;}template<class Type>void Stack<Type>::MakeEmpty(){delete _top;}/********************************************************************* 主函数*********************************************************************/int main()//主函数{char inputString0[MAX_LENGHT];//定义输入的字符串int i=1;char inputString[MAX_LENGHT];//为了不改变输入的字符串，用来充当计算过程中的inputString0while(1){if(i){puts("请输入计算式,以“#”号结束（如：65*(72+98)*(70-45)#）");i=0;} cout <<">>";gets( inputString0 );//从键盘接收输入的计算字符串inputString0strcpy( inputString , inputString0 );//为了不改变输入的字符串inputString0，用inputString来充当计算过程中的//inputString0.以后计算用到计算字符串的时候都将inputString传递，而原始字符串//inputString0不变if(check(inputString)==false){cout <<"输入有误!"<<endl;//exit(0);}else{strcpy( inputString , mark(inputString) );//进行标记inputString并且返回赋值给inputStringstrcpy( inputString , parsing(inputString) );//将【经过处理】的中缀计算字符串返回并且赋值给inputStringcout <<">>="<<result(inputString)<<endl<<endl; //计算最终的结果}}return 0;}/*********************************************************************函数名称：isOperand **函数表述: 检查ch是否为操作数**输入值：char ch **返回值：检查ch是否为操作数，是则返回1，否则返回0 * ********************************************************************/bool isOperand(char ch){bool ret;//ret :标记是否为操作数switch(ch){case '+':case '-':case '*':case '/':case '(':case ')':ret = false;//ret=0 :ch不是操作数break;default :ret = true;//ret=1 :ch是操作数break;}return ret;}/******************************************************************** *函数名称：priority **函数表述: 为操作符op （+、-、*、/）设置操作等级并返回操作符op的等级* *输入值：char op **返回值：返回操作符op的等级*********************************************************************/int priority(char op){int p;//p表示操作符号的等级switch(op){case '+':case '-':p = 1;break;case '*':case '/':p = 2;break;default:p = 0;break;}return p;}/******************************************************************** *函数名称：mark **函数表述: 在每个数字后边添加a **输入值：char string[] **返回值：返回添加字符a后的字符串*********************************************************************/char *mark(char string[]){int i;int j;int lenght = strlen(string);//lenght :输入的计算字符串string[]的长度char A_string[MAX_LENGHT];//添加字母a 之后的新字符串,MAX_LENGHT初步宏定义为500,基本上已经足够了for(i = 0,j = 0; i < lenght;)//从计算字符串string[]的第0为开始搜索到全部搜索过为止{if( isOperand(string[i]) || string[i]=='(' )//如果string[i]是数字或者“(”，则直接复制给新字符串A_string[i]A_string[j++] = string[i++];else if(string[i]==')')//如果string[i]是“)”，则前边一定是数字的最后边，{A_string[j++] = 'a';//此时给那个数字最后添加一个作为标记的符号“a”A_string[j++] = string[i++];//这个是将右括号复制给A_stringA_string[j++] = string[i++];//这里赋值是因为任何计算中，右括号后边第一个一定是计算符号，不用判断是否为数//字了，（因为这个函数的用途：见函数表述）所以这里直接复制给A_string}else{A_string[j++] = 'a';//这个就不解释了，上边解释过了A_string[j++] = string[i++];}}if( isOperand(A_string[j]) )A_string[j++] = 'a';//这里的原因是：当字符串的后边有一个数字，比如：A+B的时候，B后边没有操作符//号了，就不能正常给数字B后边添加字母a了A_string[j] = '\0';//最后一定要给新的字符串一个结尾符return A_string;}/******************************************************************** *函数名称：parsing **函数表述: 将中缀字符串转化为后缀计算字符串* *输入值：char A_string[] **返回值：返回转化完的后缀计算字符串*********************************************************************/char *parsing(char A_string[]){int i;int j;char ch_0;char ch_1;int lenght = strlen(A_string);//输入的计算字符串的长度char B_string[MAX_LENGHT];Stack <char>setStack ;for( i = 0, j = 0; i < lenght; i ++){ch_0 = A_string[i];if( isOperand(ch_0) )//如果是操作数，则直接赋值给B_stringB_string[j++] = ch_0;else{if( ch_0 == '(' )//左括号的时候--------{setStack.push(ch_0);//左括号直接压栈}else if( ch_0 == ')' )//右括号的时候--------{while( !setStack.empty() ){ch_0 = setStack.top(); setStack.pop();//弹出栈的最上边元素if( ch_0 == '(' )break;elseB_string[j++] = ch_0;//只要没有遇到左括号，就一直弹出栈内元素}}else//既不是左括号右不是右括号的时候---------{if( !setStack.empty() )//如果栈不是空的话{do{ch_1 = setStack.top(); setStack.pop();//弹出栈的最上边元素if( priority( ch_0 ) <= priority( ch_1 ) )//当想入栈的元素级别小于栈内顶元素运算级别时{B_string[j++] = ch_1;//弹出栈顶元素if(setStack.empty())//当栈内没有元素了的时候，就不用比较了，直接入栈跳出去就OK了{setStack.push(ch_0);break;}}else{setStack.push(ch_1);//如果想入栈的元素的优先级别大于栈顶元素级别，//则将取出的元素和它都压入栈内setStack.push(ch_0);break;}}while( !setStack.empty() );}else//如果是空的话，就不用比较栈内元素和要入栈的元素级别了，直接入栈{setStack.push(ch_0);}}}}while( !setStack.empty() )//当栈内还有元素的时候，一起将所有元素弹出{B_string[j++] = setStack.top(); setStack.pop();}B_string[j] = '\0';//给B_string加结尾符return B_string;}/*********************************************************************函数名称：caculate **函数表述: 用计算符 op 计算number_1 和number_2 **输入值：op、number_1 、number_2 **返回值：用计算符o p 计算number_1 和number_2的结果*********************************************************************/template <class Stack_type>Stack_type caculate( char op, const Stack_type number_1, const Stack_type number_2 ) {Stack_type temp;switch(op){case '+':temp = number_1 + number_2;break;case '-':temp = number_2 - number_1;//这里很容易出错，一定是栈下边减去栈上边的break;case '*':temp = number_1 * number_2;break;case '/':temp = number_2 / number_1;//这里很容易出错，一定是栈下边除以栈上边的break;}return temp;}/**********************************************************用这种写法也可以，但是这样的话会有一个waring,所以没有这样写**********************************************************//*template <class Stack_type>Stack_type caculate( char op, const Stack_type number_1, const Stack_type number_2 ) {switch(op){case '+':return number_1 + number_2;case '-':return number_2 - number_1;//这里很容易出错，一定是栈下边减去栈上边的case '*':return number_1 * number_2;case '/':return number_2 / number_1;//这里很容易出错，一定是栈下边除以栈上边的}}*//*********************************************************************函数名称：result **函数表述: 计算后缀计算字符串**输入值：char A_string[] **返回值：后缀计算字符串的结果*********************************************************************/float result( char A_string[]){int i, j, k;Stack <float> setStack;//数字栈/*接下来先把A_string[]里面的所有数字用浮点型堆栈setStack储存起来*/ char numString[MAX];//用atof将它转为float型再保存在堆栈里，一般情况下输入的数字不会大于10^10 float numNumber;//用atof将numString转化后传给numNumber,将float型numNumber压入栈中方便计算float temp[2];//接收需要计算的时候从栈里面弹出来的那两个float型元素float sum;//sum存储temp[0] 和temp[1] 的计算结果for(i = 0, j = 0, k = 0; i < strlen(A_string); i ++){if( isOperand(A_string[i]) && A_string[i]!='a' )//当正在读取的是数字并且没有读完这个数字的所有位数的时候，{numString[j++] = A_string[i];//将正在读取的数字元素复制给numString}else{numString[j] = '\0';//否则，当这个数字的所有位都读进numString[]的时候，给numString[]结尾标志，numNumber = atof(numString);//并且将它转换为float型，用float型的numNumber接收if(A_string[i]=='a')//如果是因为遇到数字结尾标记字母“a”而进入else的话，将它直接压入堆栈，因为//此时这个数字后边的一定也是数字，而不是操作符。