计算器之逆波兰算法

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//  main.c
//  我来教你学数学(小学版)
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//  Created by   颜风 on 14-4-25.
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include<math.h>
#include <string.h>

#define LIMIT 200 //允许的字符串表达式的最大长度

//----------------函数声明--------------
/**计算器
*/
void calculator();

// ----------------------------------

/*中缀转后缀
*
*@expr     char*           一个数学表达式的字符串形式,同时用于接收生成的后缀表达式.
*/
void _trans(char* expr);

// ---------------------------------

/*计算后缀表达式的结果
*
*@rpn      char*   一个后缀表达式.
*@return   double  返回计算结果.
*/
double _calculate(char* rpn);

//---------------函数定义---------------

/**计算器
*/
void calculator()
{
//欢迎界面
printf("********************************\n");
printf("=======我来教你学数学(小学版)======\n");
printf("********************************\n");

//计算
for (int select = 1; select == 1; )
{
char expr[LIMIT] = {0};
printf("请您输入任一数学四则表达式\n");
printf(">>:");
scanf("%s", expr);
printf("\n");
//使用新的数组存储expr,以便于将中缀表达式转换为后缀表达式
char rpn[LIMIT] = {0};
//for (char *ch = expr, *top = rpn; *ch != '\0' && top != rpn+LIMIT-1; *top++ = *ch++);
for(int i = 0; i < LIMIT; i++)
rpn[i] = expr[i];

//中缀转后缀
_trans(rpn);

//计算并返回表达式的值.
//return _calculate(rpn);
printf("\n综上所述:\t%s = %g\n", expr, _calculate(rpn));

printf("\n是否继续?1.继续 2.退出\n");
printf(">>:");
scanf("%d", &select);
printf("\n");
}
//结束界面
printf("谢谢使用,祝您生活愉快!O(∩_∩)O~~\n");
}

//------------------------------------

/*中缀转后缀
*@expr     char*   一个数学表达式的字符串形式,同时用于接收生成的后缀表达式.
*/
void _trans(char* expr)
{
char end = '#';//字符串表达式的结束符.
expr[strlen(expr)] = end;//为表达式添加结束符.

char result[LIMIT] = {0};
char* top = result;//用于存储波兰表达式的栈的头指针

//定义一个栈,临时存储操作符
char temp_stack[LIMIT] = {0};
temp_stack[0] = end;//使用 # 作为字符表达式结束的标识符.
char* top_temp = &temp_stack[1];//临时栈的头指针

//逆波兰算法
for (char* p_expr = &expr[0]; *p_expr != '#'; p_expr++)
{
switch(*p_expr)
{
case '(': /*判定为左括号*/
*top_temp++ = *p_expr;
break;
case ')': /*判定为右括号*/
for (; *(top_temp-1) != '('; *top++ = *--top_temp);
*--top_temp = '\0';//舍弃'('
break;
case '+': /*判定为加减号*/
case '-':
for (; *(top_temp-1) != end && *(top_temp-1) != '('; *top++ = *--top_temp);
*top_temp++ = *p_expr;
break;
case '*': /*判定为乘除号*/
case '/':
for (; *(top_temp-1) == '*'|| *(top_temp-1) == '/'; *top++ = *--top_temp);
*top_temp++ = *p_expr;
break;
case ' ':
break;
default:
for (; (*p_expr >= '0' && *p_expr <= '9') || *p_expr == '.'; *top++ = *p_expr++);
p_expr--;
*top++ = ' ';
}
}

for (; *(top_temp-1) != end; *top++ = *--top_temp);

//使用expr接收后缀表达式
for (char *e = expr; *e != '\0'; *e++ = '\0'); //重置expr.
for(char *e = expr, *r = result; *r != '\0'; *e++ = *r++);

}

// ----------------------------------

/*计算后缀表达式的结果
*
*@rpn      char*   一个后缀表达式.
*@return   double  返回计算结果.
*/
double _calculate(char* rpn)
{
double stack[LIMIT] = {0}; // 作为栈使用
double* top = stack;// 作为栈的头指针使用

int step = 0;//第几步运算
printf("您可以按以下步骤计算:\n");
for (char* ch = rpn; *ch != '\0'; ch++)
{
switch(*ch)
{
case '+':
printf("第 %d 步:\t%g %c %g = %g\n",
++step, *(top-2), *ch, *(top-1), *(top-2) + *(top-1));
*(top-2) = *(top-2) + *(top-1);
top--;
break;
case '-':
printf("第 %d 步:\t%g %c %g = %g\n",
++step, *(top-2), *ch, *(top-1), *(top-2) - *(top-1));
*(top-2) = *(top-2) - *(top-1);
top--;
break;
case '*':
printf("第 %d 步:\t%g %c %g = %g\n",
++step, *(top-2), *ch, *(top-1), *(top-2) * *(top-1));
*(top-2) = *(top-2) * *(top-1);
top--;
break;
case '/':
if(*(top-1) == 0)
{
printf("第 %d 步:\t%g %c %g = ?\t错误!零不能做除数!\n",
++step, *(top-2), *ch, *(top-1));
exit(0); /*异常退出*/
}

printf("第 %d 步:\t%g %c %g = %g\n",
++step, *(top-2), *ch, *(top-1), *(top-2) / *(top-1));
*(top-2) = *(top-2) / *(top-1);
top--;
break;
case ' ':
break;
default:
*top++= atof(ch);
for (; *ch != ' '; ch++);
break;
}
}

return stack[0];
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
calculator();
return 0;
}