[C++知识库]C语言实现多功能计算器 支持带括号等复杂运算

前言：

? 近期复习了数据结构与算法，于是刚好就写个小程序来巩固一下自己的记忆。知道大家很烦看长篇大论，因此简单的写了下。

功能描述：

1. 实现基本数学运算 +、-、*、/
2. 实现带括号()复杂混合运算
3. 实现开方，幂次运算(不使用官方C标准库)
4. 针对输入的表达式具有异常判断及提示功能
5. 可实现从文本文件中读取多个运算表达式进行计算

实现效果：

因为本程序的主要目的是为了复习数据结构与算法，因此没有写的很复杂。下图为功能1、2、3、4的实现效果，成功实现。其中@代表开方运算，^代表幂方运算

提前准备一个文件，写入需要计算的表达式，如图下：

进行测试，测试结果如下：

同时将结果存于文本文件中：

实现原理：

程序主要包括计算模块、输入处理模块、显示模块、窗口句柄设置模块等。

采用主要的数据结构：栈、字符串

• 为了方便计算，需要将中缀表达式转为后缀表达式，转换过程利用了栈

主要代码：

/*计算表达式*/
void calculateExpression(myStrs* expression, double* resultBuf, unsigned int* errBuf)
{
	for (int i = 0; i < expression->size; i++)
	{
		errBuf[i] = getValue(expression->data[i].str, &resultBuf[i]);
	}
}

ERROR_TYPE getValue(const char* expression, double* result)
{
	ERROR_TYPE error;
	if ((error = checkOperator(expression)) != NONE_ERROR) {
		return error;
	}
	myStrs infix;
	myStrs posfix;
	myDoubleStack doubleStack;
	initmyDoubleStack(&doubleStack);
	initMyStrs(&infix, DEFAULT_SIZE);
	initMyStrs(&posfix, DEFAULT_SIZE);
	separateString(expression, " ", &infix);
	if ((error = infixToPosfix(&infix, &posfix)) != NONE_ERROR)
	{
		return error;
	}
	for (int i = 0; i < posfix.size; i++)
	{
		if (!isContainOperator(posfix.data[i].str))//数字直接入栈
		{
			double num = atof(posfix.data[i].str);
			pushmyDoubleStack(&doubleStack, num);
		}
		else {
			if (strstr(posfix.data[i].str, "@")) {//((@4 + 2))
				double a = popmyDoubleStack(&doubleStack);
				pushmyDoubleStack(&doubleStack, sqrt(a));
			}
			else {
				double a = popmyDoubleStack(&doubleStack);
				double b = popmyDoubleStack(&doubleStack);
				if (strstr(posfix.data[i].str, "+"))
				{
					pushmyDoubleStack(&doubleStack, b + a);
				}
				else if (strstr(posfix.data[i].str, "-")) {
					pushmyDoubleStack(&doubleStack, b - a);
				}
				else if (strstr(posfix.data[i].str, "*")) {
					pushmyDoubleStack(&doubleStack, b * a);
				}
				else if (strstr(posfix.data[i].str, "/")) {
					if (a >= -DOUBLE_ZERO_NUM && a <= DOUBLE_ZERO_NUM)
					{
						return ERROR_DIVISOR_ZERO;
					}
					pushmyDoubleStack(&doubleStack, b / a);
				}
				else if (strstr(posfix.data[i].str, "^")) {
					pushmyDoubleStack(&doubleStack, pow(b, a));
				}
			}
		}
	}
	*result = topmyDoubleStack(&doubleStack);
	destoryMyStrs(&infix);
	destoryMyStrs(&posfix);
	return NONE_ERROR;
}

/*中缀转后缀*/
ERROR_TYPE infixToPosfix(myStrs* infix, myStrs* posfix)
{
	myCharStack charStack;
	initmyCharStack(&charStack);
	int index = 0;
	char posfixBuf[MAX_BUF_LEN] = { 0 };
	for (int i = 0; i < infix->size; i++)
	{
		char ch = infix->data[i].str[0];
		if (!isContainOperator(infix->data[i].str))//数 或 括号
		{
			//如果是 括号
			if (isParentheses(infix->data[i].str))
			{
				if (ch == '(')
				{
					pushmyCharStack(&charStack, ch);
				}
				else {// ')'
					while (!isEmptymyCharStack(&charStack) && topmyCharStack(&charStack) != '(')
					{
						char topChar = popmyCharStack(&charStack);
						posfixBuf[index++] = topChar;
						posfixBuf[index++] = ' ';
					}
					if (isEmptymyCharStack(&charStack)) return ERROR_FORMAT;
					else popmyCharStack(&charStack);
				}
			}
			else {//是数字
				strcat(posfixBuf, infix->data[i].str);
				index += strlen(infix->data[i].str);
				posfixBuf[index++] = ' ';
			}
		}//操作符
		else {
			//栈空 或者 栈顶是左括号 或者 优先级大于栈顶优先级，则入栈
			while (!isEmptymyCharStack(&charStack) && topmyCharStack(&charStack) != '(' && lessOrEqualTop(ch, topmyCharStack(&charStack)))
			{
				char topChar = popmyCharStack(&charStack);
				posfixBuf[index++] = topChar;
				posfixBuf[index++] = ' ';
			}
			pushmyCharStack(&charStack, ch);
		}
	}
	while (!isEmptymyCharStack(&charStack))
	{
		char topChar = popmyCharStack(&charStack);
		posfixBuf[index++] = topChar;
		posfixBuf[index++] = ' ';
	}
	if (strstr(posfixBuf, "("))
	{
		return ERROR_FORMAT;
	}
	separateString(posfixBuf, " ", posfix);
	return NONE_ERROR;
}

可进一步设计方向：

1. 实现超大数的 +、-、*、/运算，例如：1821293854612893461023894562349817 * 2346189460234192384617361238946 = ?

   需要考虑问题：
   	直接采用C语言原本的基本数据类型long long int 计算，溢出怎么半？改怎样解决？
   

   采用字符串来存储数据
   

2. 进一步完善交互界面设计

3. 加入更多运算方式sin、cos等

4. Qt设计界面