C++代码实现:简易计算器
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更新于2024-08-28
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"C++实现一个简单的计算器,利用栈和映射数据结构处理运算符优先级,支持基本的加减乘除以及括号表达式。"
在C++中实现一个简单的计算器,通常需要处理以下几个核心步骤:
1. **初始化**:在程序开始时,我们需要初始化一些数据结构,如栈(stack)用于存储操作数和运算符,以及映射(map)数据结构用于存储运算符的优先级信息。
```cpp
#include <stack>
#include <map>
// 初始化运算符优先级
void init() {
map<char, int> m;
m['+'] = 1, m['-'] = 2, m['*'] = 3, m['/'] = 4, m['('] = 5, m[')'] = 6, m ['#'] = 7;
// ... (op数组的初始化,用于判断运算符优先级)
}
```
2. **读取字符串**:用户输入的计算表达式以字符串形式存在,我们需将其解析为单个字符进行处理。
3. **去空格**:在读取字符串后,通常需要去除其中的空格,因为它们在数学表达式中不参与计算。
4. **负号处理**:处理负数的表示,例如在数字前可能出现的负号。
5. **判断为空**:检查输入的表达式是否为空,如果为空则无法进行计算。
6. **检查格式**:验证输入的表达式是否符合正确的数学运算规则,如正确嵌套的括号、有效的运算符和操作数等。
7. **计算**:这是实现计算器的核心部分,通过遍历输入的表达式,根据运算符的优先级(使用堆栈来跟踪未完成的运算)来计算结果。
```cpp
double operate(double num1, double num2, char op) {
switch (op) {
case '+': return num1 + num2;
case '-': return num1 - num2;
case '*': return num1 * num2;
case '/': return num1 / num2;
default: return 0; // 错误处理
}
}
// 主要计算逻辑
double calculate(string s) {
stack<double> nums;
stack<char> ops;
for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
if (isdigit(s[i])) { // 处理数字
// ... (将连续的数字字符组合成一个浮点数)
} else if (s[i] == ' ') continue; // 忽略空格
else if (s[i] == '(') ops.push('('); // 开始括号
else if (s[i] == ')') { // 结束括号,计算括号内的表达式
// ...
} else if (m.find(s[i]) != m.end()) { // 运算符
while (!ops.empty() && m[s[i]] <= m[ops.top()]) {
// ... (根据优先级计算并弹出栈顶运算符)
}
ops.push(s[i]);
}
}
// ... (处理剩余的运算符并计算最终结果)
return result;
}
```
在上述代码中,`calculate()`函数是主计算逻辑,它遍历输入字符串并根据运算符优先级进行计算。`operate()`函数用于执行具体的二元运算。
8. **示例**:提供测试用例来验证计算器的正确性。
通过以上步骤,我们可以实现一个简单的C++命令行计算器,能够处理基本的四则运算及括号表达式。这个计算器对于理解运算符优先级的处理和堆栈的应用非常有帮助。然而,为了处理更复杂的表达式,例如支持括号内的嵌套运算、科学记数法或者错误处理,还需要进一步扩展和优化。
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