利用栈实现计算器,实战挺好

李肖遥 2022-09-18 22:05
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来源: https://www.cnblogs.com/NoneID/p/15777625.html

整理:李肖遥


1. 中缀表达式 和 后缀表达式

中缀表达式: 顾名思义,操作符在操作数的中间,例如: 1 + 1

后缀表达式: 指操作符在操作后后面 ,例如 1 1 + , 就代表 中缀表达式 的 1 + 1

关于具体的 请参考: https://baike.baidu.com/item/逆波兰式/128437

2. 关于数据结构: 栈

栈就是一个先进先出的队列

C语言函数之间调用,就是使用栈进行的

参考: https://baike.baidu.com/item/栈/12808149?fr=aladdin

3. 中缀表达式 如何利用栈 转换为后缀表达式

利用栈转换规则如下

遍历中缀表达式


  1. 判断为 数字 直接输出


    1. 判断为 ( 入栈


    1. 判断为 ) 则,出栈 直至遇到 (

    2. 判断为 * 或 /


    • 4.1 判断栈顶元素是否是 * 或 / , 如果是 则出栈

      4.2 若1不符合规则,再将这个字符入栈


    • 5.1 判断栈顶元素是否是 * 或 / ,如果是,则全部出栈,然后再入栈

      5.2 若1不符合,再将这个字符入栈

    1. 判断为 + 或 - ,则


    1. 若表达式计算完毕,将出栈所有数据

    实际例子

    通过栈,将式子 3+2(9+8)/3(3/5) 转换为后缀表达式

    开始式子: 3+2*(9+8)/3*(3/5)

    开始处理: 3
    执行规则1,是数字直接输出

    输出3


    开始处理: +
    执行规则 5.2 直接入栈

    输出3

    +


    开始处理: 2
    执行规则1,是数字直接输出

    输出32

    +


    开始处理: *
    执行规则4.2,直接入栈

    输出32

    +*


    开始处理: (
    执行规则2,直接入栈

    输出32

    +*(


    开始处理: 9
    执行规则1,直接入栈

    输出329

    +*(


    开始处理: +
    执行规则5.2,直接入栈

    输出329

    +*(+


    开始处理: 8
    执行规则1,直接入栈

    输出3298

    +*(+


    开始处理: )
    执行规则3,出栈直至遇到 (

    输出3298+

    +*


    开始处理: /
    执行规则4.1,将栈顶元素为*或/直接出栈,然后在入栈该操作符

    输出3298+*

    +/


    开始处理: 3
    执行规则1,直接入栈

    输出3298+*3

    +/


    开始处理: *
    执行规则4.1,将栈顶元素为*或/直接出栈,然后在入栈该操作符

    输出3298+*3/

    +*


    开始处理: (
    执行规则2,直接入栈

    输出3298+*3/

    +*(


    开始处理: 3
    执行规则1,直接入栈

    输出3298+*3/3

    +*(


    开始处理: /
    执行规则4.2,入栈

    输出3298+*3/3

    +*(/


    开始处理: 5
    执行规则1,直接入栈

    输出3298+*3/35

    +*(/


    开始处理: )
    执行规则3,出栈 直至遇到(

    输出3298+*3/35/

    +*


    开始处理: )
    执行规则6,全部出栈

    输出3298+*3/35/*+


    得到中缀表达式: 3298+*3/35/*+

    完毕

    转换代码 C语言实现:

    # include 

    int main() {
    // 中缀表达式
    char formula[] = "3+2*(9+8)/3*(3/5)";

    // 栈
    char options[sizeof(formula) * sizeof(char)];
    int stackLen = -1;

    printf("%s\n",formula);

    int i;
    for (i = 0; formula[i]!='\0'; i++) {
    // 规则1
    if (formula[i] >= '0' && formula[i] <= '9') {
    printf("%c",formula[i]);
    }

    switch (formula[i]) {
    // 规则2
    case '(': {
    stackLen += 1;
    options[stackLen] =formula[i];
    break;
    }

    // 规则3
    case ')': {
    while (stackLen >= 0 && (options[stackLen] != '(')) {
    printf("%c",options[stackLen]);
    stackLen -= 1;
    }
    stackLen-=1;
    break;
    }

    // 规则4
    case '*':
    case '/': {
    while (stackLen >= 0 && (options[stackLen] == '*' || options[stackLen] == '/')) {
    printf("%c",options[stackLen]);
    stackLen -= 1;
    }
    stackLen += 1;
    options[stackLen] = formula[i];
    break;
    }

    // 规则5
    case '+':
    case '-': {
    if (stackLen >= 0 && (options[stackLen] == '*' || options[stackLen] == '/')) {
    while (stackLen >= 0) {
    printf("%c",options[stackLen]);
    stackLen -= 1;
    }
    }
    stackLen += 1;
    options[stackLen] = formula[i];
    break;
    }
    }
    }

    // 规则6
    while (stackLen >= 0) {
    printf("%c",options[stackLen]);
    stackLen--;
    }

    printf("\n");
    }

    执行结果

    # gcc calTest1.c
    # ./a.out
    3+2*(9+8)/3*(3/5)
    3298+*3/35/*+
    #

    4. 利用栈 后缀表达式计算结果

    利用栈计算后缀表达式规则如下

    假设后缀表达式是有效的

    遍历后缀表达式


    1. 判断为数字,则进行压栈

    2. 判断为操作符(+ - * /)

      2.1 出栈2个元素,m 和 n (对于当前栈而言,m: 栈顶元素 n: 栈顶第二个元素)

      2.2 计算 n 操作符 m ,然后将结果 入栈

    实际例子

    通过栈,将计算后缀表达式 3298+*3/35/*+ 的值


    式子3298+*3/35/*+

    开始处理: 3

     执行规则1: 直接入栈

    3


    开始处理: 2

     执行规则1: 直接入栈

    3 2


    开始处理: 9

     执行规则1: 直接入栈

    3 2 9


    开始处理: 8

     执行规则1: 直接入栈

    3 2 9 8


    开始处理: +

     执行规则2: 取出2个元素, m:8 n:9 , 并且执行结果(n + m)入栈

    3 2 17


    开始处理: *

     执行规则2: 取出2个元素, m:17 n:2 , 并且执行结果(n * m)入栈

    3 34


    开始处理: 3

     执行规则1: 直接入栈

    3 34 3


    开始处理: /

     执行规则2: 取出2个元素, m:3 n:34 , 并且执行结果(n / m)入栈

    3 11.3


    开始处理: 3

     执行规则1: 直接入栈

    3 11.3 3


    开始处理: 5

     执行规则1: 直接入栈

    3 11.3 3 5


    开始处理: /

     执行规则2: 取出2个元素, m:5 n:3 , 并且执行结果(n / m)入栈

    3 11.3 0.6


    开始处理: *

     执行规则2: 取出2个元素, m:0.6 n:11.3 , 并且执行结果(n * m)入栈

    3 6.8


    开始处理: +

     执行规则2: 取出2个元素, m:6.8 n:3 , 并且执行结果(n + m)入栈

    9.8


    计算结果: 9.8

    完成

    用C实现该代码

    转换代码 C语言实现:

    # include 

    int main() {
    // 后缀表达式
    char formula[] = "3298+*3/35/*+";

    // 栈
    float options[sizeof(formula) * sizeof(char)];
    int stackLen = -1;

    printf("%s\n",formula);

    int i;
    for(i=0;formula[i]!='\0';i++) {
    // 规则1
    if (formula[i] >= '0' && formula[i] <= '9') {
    stackLen++;
    options[stackLen] = (float)(formula[i]-48);
    } else {
    // 规则2
    float m = options[stackLen];
    stackLen--;

    float n = options[stackLen];
    stackLen--;

    switch (formula[i]) {
    case '*': {
    stackLen++;
    options[stackLen] = (n * m);
    break;
    }
    case '/': {
    stackLen++;
    options[stackLen] = (n / m);
    break;
    }
    case '+': {
    stackLen++;
    options[stackLen] = (n + m);
    break;
    }
    case '-': {
    stackLen++;
    options[stackLen] = (n - m);
    break;
    }
    }
    }
    }

    printf("\n结果为: %.2f\n" , options[0]);
    }

    执行结果

    # ./a.out
    3298+*3/35/*+

    结果为: 9.80
    #


    ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧  END  ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧

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