1. 表达式计算(2人) 对输入的表达式按C语言的规则进行计算,具体要求如下: 1)只针对以下二元运算符:+、-、*、/、以及小括号。 2)可以判断表达式中()是否匹配。 3)运算数为位数不固定的十进制整数常量。 4)扩展功能:表达式中包含有变量时,如何处理? 5)演示时,可以多次输入表达式,每次对表达式都进行1-4步骤的运算。
时间: 2023-12-14 08:39:17 浏览: 41
好的,我来和你一起完成这个项目。首先我们需要分析一下这个项目的需求,然后再逐步实现。
1. 读入表达式并判断括号是否匹配
我们需要读入一个字符串,然后判断其中的括号是否匹配。这可以通过栈来实现,具体步骤如下:
1. 初始化栈。
2. 从左到右遍历字符串中的每个字符。
3. 如果遇到左括号,将其入栈。
4. 如果遇到右括号,判断栈顶元素是否为左括号,如果是则将栈顶元素出栈,否则说明括号不匹配。
5. 遍历完成后,如果栈为空,则说明括号匹配,否则说明有未匹配的左括号。
代码如下:
```python
def check_parentheses(s):
stack = []
for c in s:
if c == '(':
stack.append(c)
elif c == ')':
if not stack or stack[-1] != '(':
return False
stack.pop()
return not stack
```
2. 中缀表达式转后缀表达式
我们需要将中缀表达式转换成后缀表达式,并同时处理运算符的优先级。这可以通过栈和队列来实现,具体步骤如下:
1. 初始化栈和队列。
2. 从左到右遍历字符串中的每个字符。
3. 如果遇到数字,将其加入队列。
4. 如果遇到左括号,将其入栈。
5. 如果遇到右括号,则将栈中的元素依次弹出并加入队列,直到遇到左括号为止。
6. 如果遇到运算符,将其与栈顶元素比较优先级,如果栈顶元素优先级不低于当前运算符,则将栈顶元素弹出并加入队列,重复此步骤直到栈为空或栈顶元素优先级低于当前运算符,然后将当前运算符入栈。
7. 遍历完成后,将栈中的元素依次弹出并加入队列。
代码如下:
```python
def infix_to_postfix(s):
stack = []
queue = []
precedence = {'+': 1, '-': 1, '*': 2, '/': 2}
for c in s:
if c.isdigit():
queue.append(c)
elif c == '(':
stack.append(c)
elif c == ')':
while stack and stack[-1] != '(':
queue.append(stack.pop())
stack.pop()
elif c in precedence:
while stack and stack[-1] != '(' and precedence[stack[-1]] >= precedence[c]:
queue.append(stack.pop())
stack.append(c)
while stack:
queue.append(stack.pop())
return queue
```
3. 计算后缀表达式的值
我们需要计算后缀表达式的值,这可以通过栈来实现,具体步骤如下:
1. 初始化栈。
2. 从左到右遍历后缀表达式中的每个元素。
3. 如果遇到数字,将其入栈。
4. 如果遇到运算符,则从栈中弹出两个元素,并根据运算符进行计算,将结果入栈。
5. 遍历完成后,栈中只剩下一个元素,即为表达式的值。
代码如下:
```python
def evaluate_postfix(queue):
stack = []
for c in queue:
if c.isdigit():
stack.append(int(c))
else:
b = stack.pop()
a = stack.pop()
if c == '+':
stack.append(a + b)
elif c == '-':
stack.append(a - b)
elif c == '*':
stack.append(a * b)
elif c == '/':
stack.append(a // b)
return stack.pop()
```
4. 处理变量
如果表达式中包含变量,我们需要先将变量替换成对应的值,然后再按照上述步骤计算表达式的值。这可以通过字典来实现,具体步骤如下:
1. 初始化字典。
2. 读入表达式并找出其中的变量。
3. 依次输入变量的值,并将其存入字典。
4. 将表达式中的变量替换成对应的值。
5. 按照上述步骤计算表达式的值。
代码如下:
```python
def replace_variables(s, var_dict):
for var in var_dict:
s = s.replace(var, str(var_dict[var]))
return s
```
完整代码如下:
```python
def check_parentheses(s):
stack = []
for c in s:
if c == '(':
stack.append(c)
elif c == ')':
if not stack or stack[-1] != '(':
return False
stack.pop()
return not stack
def infix_to_postfix(s):
stack = []
queue = []
precedence = {'+': 1, '-': 1, '*': 2, '/': 2}
for c in s:
if c.isdigit():
queue.append(c)
elif c == '(':
stack.append(c)
elif c == ')':
while stack and stack[-1] != '(':
queue.append(stack.pop())
stack.pop()
elif c in precedence:
while stack and stack[-1] != '(' and precedence[stack[-1]] >= precedence[c]:
queue.append(stack.pop())
stack.append(c)
while stack:
queue.append(stack.pop())
return queue
def evaluate_postfix(queue):
stack = []
for c in queue:
if c.isdigit():
stack.append(int(c))
else:
b = stack.pop()
a = stack.pop()
if c == '+':
stack.append(a + b)
elif c == '-':
stack.append(a - b)
elif c == '*':
stack.append(a * b)
elif c == '/':
stack.append(a // b)
return stack.pop()
def replace_variables(s, var_dict):
for var in var_dict:
s = s.replace(var, str(var_dict[var]))
return s
def main():
var_dict = {}
while True:
s = input('请输入表达式:')
if not s:
break
if not check_parentheses(s):
print('括号不匹配')
continue
if any(c.isalpha() for c in s):
var = input('请输入变量的值:')
var_dict[s.split('=')[0].strip()] = var
s = s.split('=')[1].strip()
s = replace_variables(s, var_dict)
queue = infix_to_postfix(s)
value = evaluate_postfix(queue)
print(value)
if __name__ == '__main__':
main()
```
这样,我们就完成了对输入的表达式按C语言的规则进行计算的项目。