利用栈Stack实现计算器实验设计(C++)

本文详细介绍了如何利用C++实现中缀表达式到后缀表达式的转换,涉及括号处理、运算符优先级、负数和小数的转换。通过将中缀式转换为后缀式,然后使用栈处理后缀表达式,实现计算器功能。支持的运算包括加、减、乘、除、幂、正弦、余弦、正切、对数等。

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一、实验思路

1.输入中缀式。
输入格式:string,包括数字、运算符号(包括括号和英文运算函数名如sin等)。

2.将中缀式转换为后缀式。
输入:中缀式 格式:string
方法:栈后进先出原理
栈名臣:符号栈
输出:后缀式 格式:string,其中数字和运算符号中间有空格,无括号。

3.将后缀式字符串分成子字符串逐个识别并运算。
输入:后缀式 格式:string
方法:stringstream、栈后进先出原理
栈名称:数据栈
输出:数字 格式:double
解释:每个子字符串只可能是数字或者为运算符,若为数据则压入数据栈,若为运算符,则对栈顶元素运算并且将运算结果存入栈中。

二、 实验步骤及代码实现

分步解决以下问题:

1.运算符的优先级问题
运算符优先级函数及实现代码

int priority( char ch )
{
    int p = -3;//初始化
    if( int( ch ) >= 48 && int( ch ) <= 57 || ch == 'e' || ch == 'p' ) p = -1;
    //令数字和代表自然数e和pi的字母优先级为-1
    else if( ch == '+' || ch == '-' ) p = 1;
    //令加减符号优先级为1
    else if( ch == '*' || ch == '/' ) p = 2;
    //令乘除符号优先级为2
    else if(  ch == '^' ) p = 3;
    //令^符号优先级为3
    else if( ch == 's' || ch == 'c' || ch == 't' || ch == 'l' || ch == 'o' ) p = 5;
    //令指定的几个代表sin、cos、tan、lg和log的函数字母优先级为5。
    return p;
}

3.中缀式到后缀式的转换(用堆栈实现转换)
中缀式到后缀式的转换的函数string infix_to_uffix( string s )以及解决以下问题的代码实现及解释
(分各类情况,不完整代码):
1.构造栈、确定压栈的方式
2.括号形式转换
3.小数形式转换
4.负数形式转换
5.带英文字母的函数的转换

为实现更好的中缀式转换后缀式,首先先将输入的字符串经过change函数加工:
(举例:输入(sin(2)+3)*4,转换为(s2+3)*4,此时英文字母函数类同于运算符,以便更好压栈)

string change( string st0 )
{
    string st;
    for( int i = 0; i < st0.size(); i++ )
    {
        if( priority( st0[ i ]) == -1 || priority( st0[ i ]) >=1 && priority( st0[ i ]) < 5 || st0[ i ] == '(' || st0[ i ] == ')' || st0[ i ] == '.' )
        {
            st.push_back( st0[ i ] );
        }
        else if( st0[ i ] == 's' && st0[ i + 1 ] == 'i' )
        {
            st.push_back( 's' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'c' )
        {
            st.push_back( 'c' );
        }
        else if( st0[ i ] == 't' )
        {
            st.push_back( 't' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'l' && st0[ i + 1 ] == 'g' )
        {
            st.push_back( 'l' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'l' && st0[ i + 1 ] == 'o' )
        {
            st.push_back( 'o' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'p' && st0[ i + 1 ] == 'i' )
        {
            st.push_back( 'p' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'e' )
        {
            st.push_back( 'e' );
        }
        else if( st0[ i ] == 'a' && st0[ i + 1 ] == 'b' )
        {
            st.push_back( 'a' );
        }
        else;
    }
    return st;
}

下面开始进入中缀式转后缀式的过程:

string infix_to_uffix( string s )
{
    string str0;
    stack< char > mystack;//建立一个符号栈
    int mark = 0;//标记

如果出现输入”-2”的情况则在“中缀式字符串”前面加多一个0,变为”0-2”的情形。

    if( s[ 0 ] == '-' )
    {
        string s0 = "0";
        s = s0 + s;
    }

下面对于每一输入:
如果括号中是负数(“(-2)”形式),则标记值加一。且当读到”-“时不操作。

if( s[ i ] == '(' && s[ i + 1 ] == '-' )
{
    str0.push_back( ' ' );
    str0.push_back( '-' );
    mark ++;
}
else if( s[ i ] == '-' && s[ i - 
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