C++实现简单计算器

数据结构课后的实验作业

主要模块为：

转换模块：将中缀表达式转换为后缀表达式；
运算模块：对后缀表达式进行运算，得到最终运算结果。

运行环境为Ubuntu，g++版本为9.3.0

运算范围只限在32位整形以内
运算符包括了加减乘除、取余和幂次
可以进一步扩展的有：增加实数范围的运算；扩展运算符，例如根号等；实现图形操作界面

使用了GNU的开源readline库来实现比较人性化的行编辑器功能，具体的操作在这篇博客中

源码：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

bool Error(false); //全局变量判断表达式是否非法

void Execute(void);
string Transform(const string&);
int weight(const char); //判断算符的权重
int calculate(const string&);
void calculate_operater(const string&, stack&);

int main(void)
{
    Execute();

    return 0;
}

void Execute(void)
{
    string Aline;
    int num;

    //命令行历史功能初始化
    using_history();

    while(true)
    {
        //读取一行中缀表达式
        Aline = readline("enter expression, or q to quit: ");
        //转化为后缀表达式
        Aline = Transform(Aline);

        if(Aline == "exit")
        {
            cout << "invalid charactor or syntax error!" << endl;
            continue;
        }

        if(Aline == "")
        {
            continue;
        }

        //处理后缀表达式，得到最终运算结果
        num = calculate(Aline);

        if(Error)
        {
            cout << "invalid charactor or syntax error!" << endl;
            Error = false;
            continue;
        }

        cout << num << endl;
    }

    return;
}

string Transform(const string& line)
{
    if(line == "q")
    {
        exit(1);
    }

    //将这个字符串添加到命令行历史中
    add_history(line.c_str());

    stack Stack_charactors;
    string ret;
    string num;
    string Aline;
    bool flag(true);
    
    if(line[0] == '-')
    {
        Aline += '0';
    }

    Aline += line + "#";

    //cout << Aline << endl;

    //解析字符串
    for(auto itc = Aline.cbegin(),
        ite = Aline.cend(); ite!=itc; ++itc)
    {
        //空格直接跳过
        if(*itc == ' ')
        {
            continue;
        }
        //如果是数字
        else if(*itc >= '0' && *itc <= '9')
        {
            num += *itc;
            flag = true;
        }
        else
        {
            if(weight(*itc) == -1)
            {
                return "exit";
            }

            if(flag == true)
            {
                ret = ret + num + " ";
                num = "";
            }

            if(Stack_charactors.empty() || (*itc == '('))
            {
                Stack_charactors.push(*itc);
            }
            else if(*itc == ')')
            {
                while(Stack_charactors.top() != '(')
                {
                    ret = ret + Stack_charactors.top() + " ";
                    Stack_charactors.pop();

                    if(Stack_charactors.empty())
                    {
                        return "exit";
                    }
                }
                Stack_charactors.pop();
            }
            else
            {
                while((!Stack_charactors.empty()) && (weight(*itc) <= weight(Stack_charactors.top())))
                {
                    ret  = ret + Stack_charactors.top() + " ";
                    Stack_charactors.pop();
                }

                Stack_charactors.push(*itc);
            }

            flag = false;
        }
    }

    ret.resize(ret.size()-1);
    return ret;
}

int weight(const char sign)
{
    switch(sign)
    {
        case '#':
        {
            return 0;
        }
        case '+':
        {
            return 1;
        }
        case '-':
        {
            return 1;
        }
        case '*':
        {
            return 2;
        }
        case '/':
        {
            return 2;
        }
        case '%':
        {
            return 2;
        }
        case '^':
        {
            return 3;
        }
        case '(':
        {
            return 0;
        }
        case ')':
        {
            return 0;
        }
        default:
        {
            return -1;
        }
    }
}

int calculate(const string& expression)
{
    int ret;
    istringstream is(expression);
    string item;
    stack Stack_nums;

    while(is >> item)
    {
        if((item=="+") || (item=="-") || (item=="*") || (item=="/") || (item=="%") || (item=="^"))
        {
            calculate_operater(item, Stack_nums);

            if(Error)
            {
                return 0;
            }
        }
        else
        {
            Stack_nums.push(atoi(item.c_str()));
        }
    }

    return Stack_nums.top();
}

void calculate_operater(const string& sign, stack& Stack_nums)
{
    int t1, t2;

    if(sign == "+")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(t1 + t2);
    }
    else if(sign == "-")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(t1 - t2);
    }
    else if(sign == "*")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(t1 * t2);
    }
    else if(sign == "/")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(t1 / t2);
    }
    else if(sign == "%")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(t1 % t2);
    }
    else if(sign == "^")
    {
        if(Stack_nums.size() < 2)
        {
            Error = true;
            return;
        }

        t2 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();
        t1 = Stack_nums.top();
        Stack_nums.pop();

        Stack_nums.push(pow(t1, t2));
    }

    return;
}