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Codeup 1918 简单计算器

题目描述:

读入一个只包含 +, -, *, / 的非负整数计算表达式,计算该表达式的值。

输入:

测试输入包含若干测试用例,每个测试用例占一行,每行不超过200个字符,整数和运算符之间用一个空格分隔。没有非法表达式。当一行中只有0时输入结束,相应的结果不要输出。

输出:

对每个测试用例输出1行,即该表达式的值,精确到小数点后2位。

样例输入:

30 / 90 - 26 + 97 - 5 - 6 - 13 / 88 * 6 + 51 / 29 + 79 * 87 + 57 * 92
0

样例输出:

12178.21

分析:本题需要分两个步骤进行解答:一是中缀表达式转化为后缀表达式;二是计算后缀表达式。

步骤一:

(1)分别设立一个操作符栈和一个队列,操作符栈用来暂时存放操作符,而队列则用来存放后缀表达式。
(2)从左到右扫描中缀表达式。
(3)如果碰到操作数(这里的操作数可能占几位,所以需要一位一位读取再合并),就把操作数处理之后加入后缀表达式中。如果碰到的是操
作符,就将其优先级与操作符栈的栈顶元素比较:如果优先级高于栈顶操作符则直接入栈;如果优先级小于或等于栈顶操作符,则将操作符
栈的操作符不断弹出到后缀表达式,直到其优先级高于栈顶操作符为止。
(4)重复执行(2)(3)步骤,直到中缀表达式扫描完为止,之后若操作符栈中还有元素,则将他们依次弹出至后缀表达式当中。

步骤二:

从左到右扫描后缀表达式,如果是操作数,则压入栈中;如果是操作符,就连续弹出两个操作数(这里先弹出的是第二操作数,后弹出的是
第一操作数),然后进行操作符的运算,生成的新操作符压入栈中。反复执行,直到后缀表达式扫描完毕。此时栈中只剩下一个数,就是计算
结果。

注意:

(1)操作数的类型需要设置为double型。
(2)为了便于在后缀表达式中判断出队的是操作符还是操作数,这里使用了具有操作数、操作符和判别两者类型的bool类型的结构体,
当然,在这种情况之下就需要引进STL中的queue和stack容器来存储相应的结构体类型的数据。
(3)另外还需要引进STL中的map容器,从而来定义操作符所对应的优先级。

具体的程序如下:

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string>
#include<stack>
#include<queue>
#include<map>
using namespace std;

struct node {
    double num;//操作数
    char op;//操作符
    bool flag;//true表示操作数,false表示操作符
};

string s;
queue<node> q;//定义node类型的队列用于存储后缀表达式
stack<node> st;//定义node类型的栈用于在转化为后缀表达式时暂存操作符和在计算后缀表达式时存储操作数
map<char, int> op;//map用于匹配操作符和优先级数字

void Change() {//将中缀表达式转化为后缀表达式
    node temp;
    for (string::iterator it = s.begin();it != s.end();it++) {//删除字符串当中的空格
        if (*it == ' ') s.erase(it);
    }
    for (int i = 0;i < s.length();) {
        if (s[i] >= '0'&&s[i] <= '9') {//如果是数字的话
            temp.flag = true;//标记为数字
            temp.num = s[i++] - '0';
            while (i<s.length()&&s[i] >= '0'&&s[i] <= '9') {
                temp.num = temp.num * 10 + (s[i++] - '0');
            }
            q.push(temp);//将操作数压入后缀表达式队列
        }else {//如果是操作符
            temp.flag = false;
            while (!st.empty() && op[s[i]] <= op[st.top().op]) {//如果栈不空且当前操作符的优先级小于等于栈顶的优先级
                q.push(st.top());//将栈顶元素放入后缀表达式队列
                st.pop();//栈顶元素出栈
            }
            temp.op = s[i++];
            st.push(temp);//将此操作符入栈
        }
    }
    while (!st.empty()) {//如果栈中还有操作符就把它们都放入后缀表达式队列
        q.push(st.top());
        st.pop();
    }
}

double Calculate() {//计算后缀表达式
    double temp1=0, temp2=0;
    node temp;
    while (!st.empty()) st.pop();//将栈清空
    while (!q.empty()) {
        if (q.front().flag == true) st.push(q.front());//如果是操作数就直接入栈
        else {//如果是操作符
            temp2 = st.top().num;//取第二个操作数
            st.pop();//栈顶元素出栈
            temp1 = st.top().num;//取第一个操作数
            st.pop();
            if (q.front().op == '+') temp.num = temp1 + temp2;
            else if (q.front().op == '-') temp.num = temp1 - temp2;
            else if (q.front().op == '*') temp.num = temp1*temp2;
            else temp.num = temp1 / temp2;
            temp.flag = true;
            st.push(temp);//将本次的计算结果压入栈中
        }
        q.pop();//将该操作符或者操作数出队列
    }
    return st.top().num;//返回后缀表达式的计算结果
}

int main() {
    op['+'] = op['-'] = 1;//map设定操作符的优先级
    op['*'] = op['/'] = 2;
    while (getline(cin, s), s != "0") {
        while (!st.empty()) st.pop();//初始化栈
        Change();//将中缀表达式转化为后缀表达式
        printf("%.2f\n",Calculate());//计算后缀表达式
    }
    system("pause");
    return 0;
}
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