C语言数据结构静态栈——计算器的实现
作者：互联网
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。。。
标签：算符,double,top,sym,C语言,char,num,计算器,数据结构 来源： https://www.cnblogs.com/shuqingsong/p/12640693.html