• 《C++ Primer》练习9.52:使用栈实现四则运算


    在这里插入图片描述

    栈可以用来使用四则运算,是一个稍微有点复杂的题目,去学习了一下用栈实现四则运算的原理,用C++实现了一下。首先要把常见的中缀表达式改成后缀表达式,然后通过后缀表达式计算,具体的原理可以参考这位博主的文章:C语言数据结构篇——用栈实现四则运算,在数和运算符之间都加入了空格来进行分隔,方便后续的提取有效数据处理。

    代码还有优化的地方,先记录一下吧:

    #include 
    #include 
    #include 
    using namespace std;
    
    int getOperatorPriority(char &a)
    {
      int res;
      if (a == '(')
        res = 0;
      else if (a == '+' || a == '-')
        res = 1;
      else if (a == '*' || a == '/')
        res = 2;
      else if (a == ')')
        res = 3;
    
      return res;
    }
    bool compareOperatorPriority(char &a, char &b)
    {
      int a_res = getOperatorPriority(a);
      int b_res = getOperatorPriority(b);
      return a_res >= b_res;
    }
    
    string createBackSeq(string &str)
    {
      stack<char> sak;
      string str2;
      int seen = 0;
      int p = 0;
      for (int i = 0; i != str.size(); ++i)
      {
        if (isdigit(str[i]))
        {
          str2.append(str.substr(i, 1));
          if ((i + 1 != str.size() && !isdigit(str[i + 1])) || i == str.size() - 1)
            str2.append(" ");
        }
    
        else
        {
          if (sak.empty())
          {
            if (str[i] == '(')
              seen += 1;
            sak.push(str[i]);
          }
          else if (str[i] == ')')
          {
            if (seen != 0)
            {
              while (sak.top() != '(')
              {
                str2 += sak.top();
                str2.append(" ");
                sak.pop();
              }
              sak.pop();
              seen--;
            }
            else
              throw std::invalid_argument("No left bracket match!");
          }
          else
          {
            if (compareOperatorPriority(sak.top(), str[i]))
            {
              if (str[i] == '(')
              {
                seen++;
                sak.push(str[i]);
              }
    
              else
              {
                str2 += sak.top();
                str2.append(" ");
                sak.pop();
                sak.push(str[i]);
              }
            }
            else
            {
              sak.push(str[i]);
            }
          }
        }
      }
      while (!sak.empty())
      {
        if (seen != 0)
          throw invalid_argument("too many left barckets!");
        str2 += sak.top();
        str2.append(" ");
        sak.pop();
      }
      return str2;
    }
    
    int calculate(string &str)
    {
      size_t pos1 = 0;
      size_t pos2 = 0;
      stack<int> b;
      while (pos2 != string::npos)
      {
        pos1 = str.find_first_not_of(' ', pos1);
        pos2 = str.find_first_of(' ', pos2);
    
        if (pos2 != string::npos)
        {
          string temp = str.substr(pos1, pos2 - pos1);
          if (temp.find_first_not_of("0123456789") == string::npos)
            b.push(stoi(temp));
          else
          {
            if (b.size() < 2)
              throw std::invalid_argument("too many symbols");
            int right = b.top();
            b.pop();
            int left = b.top();
            b.pop();
            int res;
            if (temp == "+")
              res = left + right;
            else if (temp == "*")
              res = left * right;
            else if (temp == "-")
              res = left - right;
            else if (temp == "/")
            {
              if (right == 0)
                throw std::invalid_argument("Divided by zero.");
              res = left / right;
            }
    
            b.push(res);
          }
          pos2 += 1;
          pos1 = pos2;
        }
      }
      return b.top();
    }
    
    int main()
    {
      string str;
      string str2;
      str = "22*(1+2)-(3*4)/(2*1)";
      str2 = createBackSeq(str);
      cout << str2 << endl;
      cout << calculate(str2) << endl;
    
      str = "1+3*(2++5)";
      str2 = createBackSeq(str);
      cout << str2 << endl;
      cout << calculate(str2) << endl;	
    
      return 0;
    }
    
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    测试:

    input : 22*(1+2)-(3*4)/(2*1)
    output :
    22 1 2 + * 3 4 * 2 1 * / -
    60

    input : 1+3*(2+5)
    output :
    1 3 2 5 + * +
    22

    input : 1+3*((2+5)
    output : terminate called after throwing an instance of 'std::invalid_argument' what(): too many left barckets!

    input : 1+3*(2+5))
    output : terminate called after throwing an instance of 'std::invalid_argument' what(): No left bracket match!

    input : 1+3*(2+5)/0
    output :
    1 3 2 5 + * 0 / +
    terminate called after throwing an instance of 'std::invalid_argument' what(): Divided by zero.

    input : 1+3*(2++5)
    output :
    1 3 2 + 5 + * +
    terminate called after throwing an instance of 'std::invalid_argument' what(): too many symbols.

    参考:

    1. 《C++ Primer》
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