怎樣編寫C++的簡易計算器程序 支持加減乘除與括號運算

要實現一個支持加減乘除和括號的c++++簡易計算器,核心在于通過“中綴表達式轉后綴表達式”的方法處理表達式解析和優先級問題。1. 準備工作需了解基本思路,識別數字、運算符和括號,并使用結構處理優先級變化;2. 步驟一為將中綴表達式轉為后綴表達式,遇到數字直接輸出,運算符需比較棧頂優先級,括號則根據左右分別處理;3. 步驟二為計算后綴表達式,用棧保存中間結果,遇到運算符彈出兩個數計算后再壓入棧;4. 實現細節包括字符串處理多位數與空格、操作符優先級定義、使用容器存儲后綴表達式以及后期加入錯誤處理。

怎樣編寫C++的簡易計算器程序 支持加減乘除與括號運算

寫一個支持加減乘除和括號運算的c++簡易計算器程序,核心在于如何處理表達式解析和優先級問題。如果你只是想實現基礎功能,不用考慮太復雜的語法樹或詞法分析器,可以通過“中綴表達式轉后綴表達式(逆波蘭表達式)”的方法來實現。

怎樣編寫C++的簡易計算器程序 支持加減乘除與括號運算

下面我會分幾個部分講清楚怎么一步步做出來。

怎樣編寫C++的簡易計算器程序 支持加減乘除與括號運算


1. 準備工作:了解基本思路

我們要實現的是從控制臺輸入一個數學表達式(例如 3 + 5 * (2 – 4)),然后輸出計算結果。關鍵點包括:

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  • 如何識別數字、運算符和括號
  • 如何處理運算符優先級(比如乘除先于加減)
  • 如何處理括號帶來的優先級變化

推薦使用棧(stack)結構來輔助完成表達式的解析和計算。

怎樣編寫C++的簡易計算器程序 支持加減乘除與括號運算


2. 步驟一:將中綴表達式轉為后綴表達式(逆波蘭表達式)

這個轉換是關鍵步驟。中綴表達式是我們習慣寫的格式,而后綴表達式沒有括號,更容易用棧來計算。

舉個例子:

中綴表達式:3 + 5 * (2 - 4) 后綴表達式:3 5 2 4 - * +

轉換邏輯大致如下:

  • 遇到數字直接輸出到結果列表
  • 遇到運算符,比較當前棧頂運算符的優先級,若棧頂優先級 >= 當前,則彈出棧頂并加入結果,直到可以壓入當前運算符
  • 遇到左括號直接壓入棧
  • 遇到右括號時,不斷彈出棧元素加入結果,直到遇到左括號為止(左括號不加入結果)

這里需要注意操作符優先級定義,通常加減


3. 步驟二:計算后綴表達式

一旦有了后綴表達式,計算就簡單了。可以用一個棧來保存中間結果:

  • 遍歷后綴表達式中的每個元素:
    • 如果是數字,壓入棧
    • 如果是運算符,從棧中彈出兩個數進行運算,把結果再壓入棧

注意操作順序:后綴表達式是從左到右掃描,運算符作用于最近的兩個操作數。

舉個例子:

后綴表達式:3 5 2 4 - * + 處理過程: - 壓入 3 → [3] - 壓入 5 → [3,5] - 壓入 2 → [3,5,2] - 壓入 4 → [3,5,2,4] - 遇到 '-', 彈出 2 和 4,得到 -2,壓入 → [3,5,-2] - 遇到 '*', 彈出 5 和 -2,得到 -10,壓入 → [3,-10] - 遇到 '+', 彈出 3 和 -10,得到 -7 最終結果:-7

4. 實現細節建議

  • 字符串處理要小心空格和多位數
    輸入可能有空格,或者像 123 這樣的多位數。在讀取輸入時,需要逐字符判斷是否是數字,并拼接成完整數值。

  • 操作符優先級定義可以用 mapswitch-case
    比如:

    int precedence(char op) {     if(op == '+' || op == '-') return 1;     if(op == '*' || op == '/') return 2;     return 0; }
  • 使用 stringstream 或 vector 存儲后綴表達式

  • 錯誤處理可以留到最后加
    初期可以先假設輸入都是合法的,等程序跑通后再增加對非法字符、括號不匹配等的檢查。


基本上就這些。只要理解了中綴轉后綴和后綴求值的流程,代碼寫起來就不會太難。雖然看起來有點繞,但每一步都不是很復雜,關鍵是理清棧的操作邏輯。

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THE END
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