C语言数据结构静态栈——计算器的实现
时间:2020-04-06
本文章向大家介绍C语言数据结构静态栈——计算器的实现，主要包括C语言数据结构静态栈——计算器的实现使用实例、应用技巧、基本知识点总结和需要注意事项，具有一定的参考价值，需要的朋友可以参考一下。
C语言数据结构静态栈——计算器的实现：
下面我来详细的解释一下我编写的计算器代码。。。。
有必要先说明一下的是，此代码中含有两个栈：数据栈和算符栈；
数据栈：存放double型数字；
算符栈：存放char型运算符（加、减、乘、除、括号）和起止标志符（#）；
#define maxsize 30
/*数据栈*/ typedef struct Stack_F { double data[maxsize]; int top; //栈顶指针 }num; //number 数字 /*算符栈*/ typedef struct Stack_C { char data[maxsize]; int top; //栈顶指针 }sym; //symbol 符号
关于栈的操作函数有如下几个：
/*数据栈初始化*/ void Initstack_num(num& N) { N.top = 0; } /*算符栈初始化*/ void Initstack_sym(sym& S) { S.top = 0; } /*数据栈压栈*/ void Pushstack_num(num& N, double e) { N.data[N.top] = e; N.top++; } /*算符栈压栈*/ void Pushstack_sym(sym& S, char e) { S.data[S.top] = e; S.top++; } /*数据栈出栈*/ double Popstack_num(num& N) { N.top--; return N.data[N.top]; } /*算符栈出栈*/ char Popstack_sym(sym& S) { S.top--; return S.data[S.top]; }
接下来我们步入正题：
使用 gets_s() 在控制台上输入 字符串(算式)，调用数据栈和算符栈初始化函数，再调用（分类函数）sort() ,把算式传到分类函数中进行数字和运算符的分类。
*话说：为啥会用到 gets_s() 而不是用 get();
(⊙﹏⊙)，我也想用 get();但是 vs2019 编译器不允许········，度娘肯定知道啥子原因！！。。*
/*主函数*/ int main() { void sort(num & N, sym & S, char str[]); void Initstack_num(num & N); void Initstack_sym(sym & S); char str[maxsize];//初始化字符串大小 num N; sym S; printf("***********************************************************************************************************************\n"); printf("*****************************************************栈式简单计算器****************************************************\n"); printf("\n提示：输入的算式以 ‘#’ 符号为开始符，以 ‘#’ 符号为结束符，在算式中可以包含的运算有‘+’‘-’‘*’‘/’‘（’‘）’,输入完毕之后，直接回车即可\n "); printf("\n\n注意：运算符必须在英式状态下输入！！！"); printf("\n\n\n输入算式示例： #1+2# "); printf("\n\n请输入所需要计算的算式： "); gets_s(str);//输入字符串 Initstack_num(N); Initstack_sym(S); sort(N, S, str); return 0; }
下面才是计算器代码中的精华部分 ——sort()函数（对输入的算式进行分类），在进行解释之前呢，先把思路说一下：
1.凡是遇到数字直接压入数据栈。
2.
a、当遇到运算符（加、减、乘、除），先判断算符栈中是否为空：
若为空：二话不说直接把它压入算符栈。
若不为空：比较运算符优先级之后，判断是否压入算符栈；
b、 当遇到运算符（右括号），直接压入算符栈，因为左括号的优先级比加减乘除都高。
c、当遇到运算符（左括号），直接取出算符栈的运算符，直到匹配到左括号为止。
d、当遇到标志符（#），如果是第一个：直接压入算符栈，因为第一个#是标志的算式的开始，它必须进入算符栈；如果是最后一个，直接取出算符栈中的符号，直到匹配到 # 为止。
思路就是这个思路，但为了方便理解第1条中怎么把数字字符转换成数字，并将其压入数据栈，咱么先来认真分析 sort() 函数中的一部分代码：
int i = 0, j = 0,m=0; char Buff[maxsize];//预存数字字符串 if (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则执行如下代码 { while (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则进入while循环 { Buff[j] = str[i];//把str[i]字符赋值给Buff[maxsize]数组 j++; i++; } /* 当上面的while循环退出之后，Buff数组中是存有数字字符的，用d指针指向数组下标为m时的位置，调用atof函数， 从m位置（m初始化为0）开始，直到遇见数组中的‘\0’字符时，把这之间的数字字符转换成数字 */ d = &Buff[m]; c = atof(d);//把Buff数组中的数字字符串转换为浮点型数据 m = j; Pushstack_num(N, c);//把数字压入数据栈 }
可能有一些媛媛（猿猿）不明白一个问题：
**d = &Buff[m];
c = atof(d);
m = j;**
这三句话啥子意思？为啥子这样写？
为了能更好的解决媛媛（猿猿）的疑惑，咱们来画图比较一下说明：
这个过程本猿就不在用文字讲述了，看图应该是看得懂的哇！！。 不信？？。继续看。。。我相信你是一只聪明的猿猿（媛媛）呢！
讲到这里。猿猿（媛媛）们是否懂了呢？
对了，本猿这里有一张优先级对照表，猿猿（媛媛）可以参考一下：
好了，废话不多说，接下来上 sort() 函数代码：
里面每一部分都是有注释的，所以，我就不再用文字啰嗦了呢~~~~
/*分类函数*/ void sort(num& N, sym& S, char str[]) { void Pushstack_num(num & N, double e); void Pushstack_sym(sym & S, char e); double Popstack_num(num & N); char Popstack_sym(sym & S); double calculate(double a, double b, char n); int i = 0, j = 0,m=0; double a, b;//接收数据栈返回值 double c;//暂时存储数字字符转换成浮点型数值 char* d;//声明d指针，是为了后续调用atof函数： double __cdecl atof (_In_z_ char const* _String); double f;//接收运算函数的返回值，将其压入数据栈 char k;//接收str数组中一个临时字符 char n;//接收算符栈的返回值 double value;//最终算式的结果值 char Buff[maxsize];//预存数字字符串 while (str[i] != '\0')//判断第i个字符是否为截至字符，如果是，跳出while循环，如果不是，进入while循环 { if (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则执行如下代码 { while (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则进入while循环 { Buff[j] = str[i];//把str[i]字符赋值给Buff[maxsize]数组 j++; i++; } /* 当上面的while循环退出之后，Buff数组中是存有数字字符的，用d指针指向数组下标为m时的位置，调用atof函数， 从m位置（m初始化为0）开始，直到遇见数组中的‘\0’字符时，把这之间的数字字符转换成数字 */ d = &Buff[m]; c = atof(d);//把Buff数组中的数字字符串转换为浮点型数据 m = j; Pushstack_num(N, c);//把数字压入数据栈 } else //如果该字符是运算符，则执行如下代码 { /*遇到开始标志的‘#’，直接进入算符栈*/ if (str[i] == '#' && i == 0)//str[i]=='#'&&i==0 是为了区分‘#’是算式的开始标志，还是算式的结束标志 { k = str[i]; Pushstack_sym(S, k); } /*遇到左括号‘（’字符，直接进入算符栈*/ else if (str[i] == '(') { k = str[i]; Pushstack_sym(S, k); } /* ‘+’‘-’属于同等级运算符，不需要比较 */ else if (str[i] == '+' || str[i] == '-')//如果遇到字符是‘+’或者‘-’，在算符栈中若只含有‘#’‘（’，那么该运算字符直接入算符栈 { k = str[i]; n = Popstack_sym(S); if (n == '#' || n == '(') { Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } else { while (n == '*' || n == '/' || n == '+' || n == '-')//如果栈顶运算符是‘*’'-''+'‘/’，那么就先取出数据栈中的两个数字，调用运算函数，进行计算 { /*取出数据栈中两个数字，调用运算函数，传入a,b参数，进行计算，再将返回值放入数据栈*/ a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//再次取出算符栈栈顶字符，判断n是否为 ‘+’‘-’‘*’‘/’ } /*如果取出的是字符‘#’或‘（’时，跳出while循环，并把‘#’或‘（’字符再压入算符栈，同时字符k也压入算符栈*/ Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } } else if (str[i] == '*' || str[i] == '/')//如果检测到字符为‘*’‘/’时，执行以下操作 { k = str[i]; n = Popstack_sym(S);//取出算符栈中的一个字符 if (n == '#' || n == '+' || n == '-' || n == '(')//对该字符进行判断：‘*’‘/’的优先级大于‘#’‘+’‘-’‘（’，直接压入算符栈 { Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } else// { while (n == '*' || n == '/')//若是遇到同等级的运算符则需要将进行以下操作 { /*取出数据栈中两个数字，调用运算函数，传入a,b参数，进行计算，再将返回值放入数据栈*/ a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//再次取出算符栈中的栈顶字符，判断是否为’*‘’/‘字符，如果不是跳出循环，如果是继续循环 } /*如果取出的是字符‘#’或‘（’时，跳出while循环，并把‘#’或‘（’字符再压入算符栈，字符k也压入算符栈*/ Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } } /*遇到‘）’字符时，不需要将其压入算符栈，此时需将算符栈中的运算字符取出，调用运算函数，直到取到‘（’字符为止。*/ else if (str[i] == ')') { int s = 0; n = Popstack_sym(S); while (n != '(') { a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//如果在这一步取出的栈顶字符是‘（’，除了会退出循环以外，‘（’字符也不需要在进入算符栈中了，直接丢即可 } } /* 在把输入的所有字符进行分栈压入之后，当检测到‘#’结束字符之后时，是不需要在把‘#’字符压入算符栈中， 这时需要退出栈分配阶段，取数据栈和算符栈中元素进行最后的计算，直至遇到算符栈栈底中的‘#’字符时，输出数据栈中的计算结果结果 */ else if (str[i] == '#' && i != 0) { n = Popstack_sym(S); while (n != '#') { a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S); } value = Popstack_num(N); printf("该算式的计算结果为： %0.2lf\n", value); } i++; } } }
接下来是运算函数 calculate() ：
/*运算函数*/ double calculate(double a, double b, char n) { switch (n) { case '+': return b + a; case '-': return b - a; case '*': return b * a; case '/': return b / a; default: exit(0);//如果接收的不是：‘+’‘-’‘*’‘/’时，直接退出程序，当然这种情况是不存在的！ } }
好了好了，终于一段一段的说完了，
那么是时候供上计算器的完整代码了：
/*静态栈式计算器*/ #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define maxsize 30 /*数据栈*/ typedef struct Stack_F { double data[maxsize]; int top; //栈顶指针 }num; //number 数字 /*算符栈*/ typedef struct Stack_C { char data[maxsize]; int top; //栈顶指针 }sym; //symbol 符号 /*数据栈初始化*/ void Initstack_num(num& N) { N.top = 0; } /*算符栈初始化*/ void Initstack_sym(sym& S) { S.top = 0; } /*数据栈压栈*/ void Pushstack_num(num& N, double e) { N.data[N.top] = e; N.top++; } /*算符栈压栈*/ void Pushstack_sym(sym& S, char e) { S.data[S.top] = e; S.top++; } /*数据栈出栈*/ double Popstack_num(num& N) { N.top--; return N.data[N.top]; } /*算符栈出栈*/ char Popstack_sym(sym& S) { S.top--; return S.data[S.top]; } /*分类函数*/ void sort(num& N, sym& S, char str[]) { void Pushstack_num(num & N, double e); void Pushstack_sym(sym & S, char e); double Popstack_num(num & N); char Popstack_sym(sym & S); double calculate(double a, double b, char n); int i = 0, j = 0,m=0; double a, b;//接收数据栈返回值 double c;//暂时存储数字字符转换成浮点型数值 char* d;//声明d指针，是为了后续调用atof函数： double __cdecl atof (_In_z_ char const* _String); double f;//接收运算函数的返回值，将其压入数据栈 char k;//接收str数组中一个临时字符 char n;//接收算符栈的返回值 double value;//最终算式的结果值 char Buff[maxsize];//预存数字字符串 while (str[i] != '\0')//判断第i个字符是否为截至字符，如果是，跳出while循环，如果不是，进入while循环 { if (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则执行如下代码 { while (str[i] >= '0' && str[i] <= '9')//如果该字符为数字字符，则进入while循环 { Buff[j] = str[i];//把str[i]字符赋值给Buff[maxsize]数组 j++; i++; } /* 当上面的while循环退出之后，Buff数组中是存有数字字符的，用d指针指向数组下标为m时的位置，调用atof函数， 从m位置（m初始化为0）开始，直到遇见数组中的‘\0’字符时，把这之间的数字字符转换成数字 */ d = &Buff[m]; c = atof(d);//把Buff数组中的数字字符串转换为浮点型数据 m=j; Pushstack_num(N, c);//把数字压入数据栈 } else //如果该字符是运算符，则执行如下代码 { /*遇到开始标志的‘#’，直接进入算符栈*/ if (str[i] == '#' && i == 0)//str[i]=='#'&&i==0 是为了区分‘#’是算式的开始标志，还是算式的结束标志 { k = str[i]; Pushstack_sym(S, k); } /*遇到左括号‘（’字符，直接进入算符栈*/ else if (str[i] == '(') { k = str[i]; Pushstack_sym(S, k); } /* ‘+’‘-’属于同等级运算符，不需要比较 */ else if (str[i] == '+' || str[i] == '-')//如果遇到字符是‘+’或者‘-’，在算符栈中若只含有‘#’‘（’，那么该运算字符直接入算符栈 { k = str[i]; n = Popstack_sym(S); if (n == '#' || n == '(') { Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } else { while (n == '*' || n == '/' || n == '+' || n == '-')//如果栈顶运算符是‘*’'-''+'‘/’，那么就先取出数据栈中的两个数字，调用运算函数，进行计算 { /*取出数据栈中两个数字，调用运算函数，传入a,b参数，进行计算，再将返回值放入数据栈*/ a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//再次取出算符栈栈顶字符，判断n是否为 ‘+’‘-’‘*’‘/’ } /*如果取出的是字符‘#’或‘（’时，跳出while循环，并把‘#’或‘（’字符再压入算符栈，同时字符k也压入算符栈*/ Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } } else if (str[i] == '*' || str[i] == '/')//如果检测到字符为‘*’‘/’时，执行以下操作 { k = str[i]; n = Popstack_sym(S);//取出算符栈中的一个字符 if (n == '#' || n == '+' || n == '-' || n == '(')//对该字符进行判断：‘*’‘/’的优先级大于‘#’‘+’‘-’‘（’，直接压入算符栈 { Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } else// { while (n == '*' || n == '/')//若是遇到同等级的运算符则需要将进行以下操作 { /*取出数据栈中两个数字，调用运算函数，传入a,b参数，进行计算，再将返回值放入数据栈*/ a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//再次取出算符栈中的栈顶字符，判断是否为’*‘’/‘字符，如果不是跳出循环，如果是继续循环 } /*如果取出的是字符‘#’或‘（’时，跳出while循环，并把‘#’或‘（’字符再压入算符栈，字符k也压入算符栈*/ Pushstack_sym(S, n); Pushstack_sym(S, k); } } /*遇到‘）’字符时，不需要将其压入算符栈，此时需将算符栈中的运算字符取出，调用运算函数，直到取到‘（’字符为止。*/ else if (str[i] == ')') { int s = 0; n = Popstack_sym(S); while (n != '(') { a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S);//如果在这一步取出的栈顶字符是‘（’，除了会退出循环以外，‘（’字符也不需要在进入算符栈中了，直接丢即可 } } /* 在把输入的所有字符进行分栈压入之后，当检测到‘#’结束字符之后时，是不需要在把‘#’字符压入算符栈中， 这时需要退出栈分配阶段，取数据栈和算符栈中元素进行最后的计算，直至遇到算符栈栈底中的‘#’字符时，输出数据栈中的计算结果结果 */ else if (str[i] == '#' && i != 0) { n = Popstack_sym(S); while (n != '#') { a = Popstack_num(N); b = Popstack_num(N); f = calculate(a, b, n); Pushstack_num(N, f); n = Popstack_sym(S); } value = Popstack_num(N); printf("该算式的计算结果为： %0.2lf\n", value); } i++; } } } /*运算函数*/ double calculate(double a, double b, char n) { switch (n) { case '+': return b + a; case '-': return b - a; case '*': return b * a; case '/': return b / a; default: exit(0);//如果接收的不是：‘+’‘-’‘*’‘/’时，直接退出程序，当然这种情况是不存在的！ } } /*主函数*/ int main() { void sort(num & N, sym & S, char str[]); void Initstack_num(num & N); void Initstack_sym(sym & S); char str[maxsize];//初始化字符串大小 num N; sym S; printf("***********************************************************************************************************************\n"); printf("*****************************************************栈式简单计算器****************************************************\n"); printf("\n提示：输入的算式以 ‘#’ 符号为开始符，以 ‘#’ 符号为结束符，在算式中可以包含的运算有‘+’‘-’‘*’‘/’‘（’‘）’,输入完毕之后，直接回车即可\n "); printf("\n\n注意：运算符必须在英式状态下输入！！！"); printf("\n\n\n输入算式示例： #1+2# "); printf("\n\n请输入所需要计算的算式： "); gets_s(str);//输入字符串 Initstack_num(N); Initstack_sym(S); sort(N, S, str); return 0; }
另外呢，在程序中用到了 <stdlib.h>中的 atof函数。在此呢，本猿再分享给各位猿猿（媛媛）一个东东：（C语言函数大全）
链接：https://pan.baidu.com/s/1op0-NiSWCuJ3OaCkC1U9Wg
提取码：ogqd
本猿C位出道。刚学习算法不久，领悟也多有不足，若是有更好思路的媛友（猿友），还请不吝赐教。。。
原文地址：https://www.cnblogs.com/shuqingsong/p/12640693.html
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