实数四则运算表达式的计算，C++ 实现

//一个能处理四则运算的程序，实现语言C++，支持嵌套括号，可以处理实数，源码见下面：

1 #include<iostream>
2 #include<cmath>
3 using namespace std;
4 const int MAX=1000;
5
6 /*欢迎模块*/
7 class Entry
8 {
9 public:
10 static void welcome()
11 {
12 cout<<"欢迎来到本程序运算界面，该程序功能为根据表达式进行计算。\n"
13 <<"可以实现的计算为加减乘除四则运算，"
14 <<"支持小数运算，也支持负数的读入，但是要用括号将负数括起。\n"
15 <<"在下方输入处输入表达式，以回车结束。\n"
16 <<"=========================Felix============================\n\n"
17 <<"请输入表达式，回车结束：";
18 }
19 };
20
21 /*输入模块*/
22 class Input
23 {
24 public:
25 Input()
26 {
27 for( int i = 0;i < MAX;i++ )
28 Str_input[i] = '\0';
29 }
30 char Str_input[MAX];
31 void inStr()
32 {
33 cin>>Str_input;
34 }
35 };
36
37 /*输出模块*/
38 class Output
39 {
40 public:
41 Output()
42 {
43 result = 0;
44 }
45 void getRes( double res )
46 {
47 result = res;
48 }
49 void printRes()
50 {
51 cout<<"这个表达式的结果为："<<result<<endl;
52 }
53 private:
54 double result;
55 };
56
57 /*计算用的存储结构*/
58 template <class Type>
59 class STACK{ //定义栈类
60 private:
61 Type base[MAX];
62 int Size;
63 public:
64 STACK(){Size=0;};
65 void push(Type a) //入栈
66 {
67 base[Size]=a;
68 Size++;
69 }
70 Type pop() //出栈
71 {
72 return base[--Size];
73 }
74 int size()
75 {return Size;}
76 };
77
78
79 /*计算的模块*/
80 class Calculate_Cla
81 {
82 public:
83 bool IsData(char);
84 bool IsSym(char);
85 int IsPar(char);
86 bool Check(char *);
87 int setPri(char); //判断符号的优先极别
88 double ToData(char*); //把字符串转化为数值
89 double Call(double,double,char); //具体按符号计算
90 int GetMatch(char* buffer,int pos); //利用栈找到匹配的括号
91 void Opr( STACK<char>&, STACK<double>&, int& ); //利用栈计算
92 double Calculate(char*, double& ); //字符串的读入及调配
93
94 };
95 bool Calculate_Cla::IsData(char ch) //判断输入计算的数字是否为0-9
96 {
97 return ((ch>='0'&&ch<='9')||ch=='.')?true:false;
98 }
99 bool Calculate_Cla::IsSym(char ch) //判断是否输入非法运算符
{
return (ch=='+'||ch=='-'||ch=='*'||ch=='/')?true:false;
}
int Calculate_Cla::IsPar(char ch)
{
if(ch=='(')
return 1;
if(ch==')')
return -1;
return 0;
}
bool Calculate_Cla::Check(char *ch)
{
int a=0;
for(int i=0;i<strlen(ch);i++)
if(ch[i]=='.')
a++;
if(a>1)
return false;
return true;
}
int Calculate_Cla::setPri(char ch) //符号的优先极别
{
switch(ch)
{
case '+':
return 0;
case '-':
return 0;
case '*':
return 1;
case '/':
return 1;
default:
return -1;
}
}
double Calculate_Cla::ToData(char* ch) //将数字转化为数值
{
int i,j,sumn=0;
double sum=0.0;
if(!Check(ch)) return 0.0;
for(i=0;i<strlen(ch);i++) //读入整数部分
{
if(ch[i]!='.')
sumn=sumn*10+(ch[i]-'0');
else break;
}
if(i<strlen(ch))
for(j=i+1;j<strlen(ch);j++) //小数部分
sum=sum*10+(ch[j]-'0');
sum /= pow(10.0,(double)(strlen(ch)-1-i));
return (sum+sumn); //返回值
}
double Calculate_Cla::Call(double sum,double data,char ch)
{
double ans=0.0;
switch(ch)
{
case '+':
ans=sum+data;
break;
case '-':
ans=sum-data;
break;
case '*':
ans=sum*data;
break;
case '/':
if( data != 0.0 )
ans=sum/data;
else
{
cout<<"程序出现除0错误，终止！\n";
system("pause");
exit(1);
}
break;
default:ans=0.0;
break;
}
return ans;
}
int Calculate_Cla::GetMatch(char* buffer,int pos) //利用栈找到匹配的括号
{
STACK<char> Temp;
int i;
for(i=pos;i<strlen(buffer);i++)
{
if(IsPar(buffer[i])==1)
Temp.push('0');
if(IsPar(buffer[i])==-1)
{
Temp.pop();
if(Temp.size()==0) return i;
}
}
return -1;
}
void Calculate_Cla::Opr(STACK<char>& symbol,STACK<double>& data,int& mark)
{
double sum;
while(symbol.size()!=0)
{
char tem=symbol.pop();
int temp=setPri(tem);
symbol.push(tem);
if(temp<mark)
break;
else{
sum=Call(data.pop(),data.pop(),symbol.pop());
data.push(sum);
}
}
}
double Calculate_Cla::Calculate(char* buffer,double& sum) //字符串读入和各个函数调配
{
STACK<double> data;
STACK<char> symbol;
double ans;
char temp[MAX];
int ct=0,mark=0,tp=0;
data.push(sum);
while(ct<=strlen(buffer))
{
if(IsData(buffer[ct])) //如果是数字或小数点
{
while( ct < strlen(buffer) && IsData(buffer[ct]) )
temp[tp++]=buffer[ct++];
temp[tp]='\0';
tp=0; //读到非数字也非小数为止
ans=ToData(temp); //把读到的字符串转化为数
data.push(ans);

if(ct==strlen(buffer)) //已经独到字符串末尾
{
mark=0;
Opr(symbol,data,mark); //计算
sum=data.pop(); //此时data栈中还剩一个数据，即是结果
return sum; //返回结果
}
else{
int mark=setPri(buffer[ct]);
Opr(symbol,data,mark); //计算
}
}
else if(IsSym(buffer[ct])) //如果是运算符
symbol.push(buffer[ct++]); //运算符入symbol栈
else
{
char BF[100];int k=0; //如果都不是，则只能是括号
while( IsPar( buffer[ct] ) != 1 && ct <= strlen(buffer) )
BF[k++] = buffer[ct++];
BF[k]='\0';
if(IsPar(buffer[ct])==1) //一旦读到左括号，寻找它匹配的右括号
{
int i,j;
char Temp[100];
for(i=ct+1,j=0;i<GetMatch(buffer,ct);i++,j++)
Temp[j]=buffer[i]; //把这对括号中的字符串存入Temp
Temp[j]='\0';
data.push(Calculate(Temp,sum)); //递归调用Calculate直到没有括号
//然后开始计算，值层层返回最后将最终结果放入data栈
ct+=(strlen(Temp)+1); //跳过已经处理完的字符
if(ct+1==strlen(buffer)) //这里考虑字符串以括号结尾的情况
{
mark=0;
Opr(symbol,data,mark);
sum=data.pop();
return sum;
}
else
{
mark=setPri(buffer[ct+1]); //不是的话继续计算
Opr(symbol,data,mark);
}
ct++; //读入下一个字符
}
}
}
return 0.;
}

/*检查输入表达式正确性模块*/
class CheckStr
{
public:
static int check( char *str )
{
int i;
STACK<char> Temp;
for( i = 0;i < strlen(str);i++ )
{
char t = str[i];
if( !( (int(str[i]) <= 57 && int(str[i]) >= 48) || str[i]=='(' || str[i]==')' || str[i]=='*'
|| str[i]=='+' || str[i]=='-' || str[i]=='/' || str[i]=='.') ) //检测是否含有非法字符
return 2;
else if( str[i]=='(' )
Temp.push('0');
else if( str[i]==')' )
{
if( Temp.size()<=0 ) //检测括号是否匹配，右括号是否过多
return 1;
else
Temp.pop();
}
}
if( Temp.size()!=0 ) //检测括号是否匹配，左括号是否过多
return 1;
return 0;
}
};

int main()
{
Entry::welcome(); //欢迎模块
double sum=0.0;
cout.precision(12);

Input in;
Calculate_Cla cl;
Output out;

while(1)
{
in.inStr(); //输入模块
int res = CheckStr::check(in.Str_input); //判断模块
if( res == 0 )
break;
else if( res == 1 )
cout<<"输入字符串括号不匹配，请重新输入：\n";
else if( res == 2 )
cout<<"输入字符串有非法字符，请重新输入：\n";
else
{}
}
out.getRes( cl.Calculate(in.Str_input,sum) ); //计算模块
out.printRes(); //输出模块
system("pause");
return 0;
}