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C++实现计算表达式值的函数

2023-07-05 08:08:59 深夜i -- --

C++ 计算表达式函数基本算法运算符优先级

C++是一种高效、可靠的编程语言，广泛应用于计算机程序的编写。在编写程序的过程中，我们有时需要实现计算表达式值的函数，这就需要用到C++中的一些运算符和函数库。

计算表达式值的函数可以用来计算简单或复杂的数学表达式，例如加、减、乘、除、取模和求幂等运算。在实现这个函数的过程中，我们需要先将表达式转化为逆波兰式，再调用栈来计算表达式的值。

具体方法如下：

1.使用字符串来表示表达式，将表达式存入字符串中。

2.使用栈来储存运算符，遇到操作数时直接入栈。

3.遇到运算符时，则将栈顶的操作数弹出，进行运算，将结果再入栈。

4.重复执行步骤3，直到表达式处理完毕，此时栈顶的元素即为表达式的值。

下面是一个简单的示例代码，在这个代码中，我们通过分别声明两个栈来储存操作数和运算符，然后通过循环按照上述方法进行计算，得出表达式的值。


double calcExpressionValue(const std::string& exp) {
  std::stack<double> num_stack;
  std::stack<char> op_stack;
  for (size_t i = 0; i < exp.length(); i++) {
    if (isspace(exp[i])) continue;
    if (isdigit(exp[i])) {
      int j = i; double num = 0;
      while (j < exp.length() && (isdigit(exp[j]) || exp[j] == '.')) {
        num = num * 10 + (exp[j] - '0');
        j++;
      }
      i = j - 1;
      num_stack.push(num);
      continue;
    }
    if (exp[i] == '(') {
      op_stack.push('(');
    } else if (exp[i] == ')') {
      while (op_stack.top() != '(') {
        double b = num_stack.top(); num_stack.pop();
        double a = num_stack.top(); num_stack.pop();
        char op = op_stack.top(); op_stack.pop();
        num_stack.push(calc(a, b, op));
      }
      op_stack.pop();
    } else {
      while (!op_stack.empty() && op_stack.top() != '(' &&
          (getPriority(op_stack.top()) >= getPriority(exp[i]))) {
        double b = num_stack.top(); num_stack.pop();
        double a = num_stack.top(); num_stack.pop();
        char op = op_stack.top(); op_stack.pop();
        num_stack.push(calc(a, b, op));
      }
      op_stack.push(exp[i]);
    }
  }
  while (!op_stack.empty()) {
    double b = num_stack.top(); num_stack.pop();
    double a = num_stack.top(); num_stack.pop();
    char op = op_stack.top(); op_stack.pop();
    num_stack.push(calc(a, b, op));
  }
  return num_stack.top();
}

需要说明的是，这个函数可以通过定义一个计算函数`calc`来实现加、减、乘、除、取模和求幂等运算。例如：


double calc(double a, double b, char op) {
  switch(op) {
    case '+': return a + b;
    case '-': return a - b;
    case '*': return a * b;
    case '/': return a / b;
    case '%': return ((long long)a) % (long long)b;
    case '^': return std::pow(a, b);
  }
  return 0;
}

综上所述，使用C++实现计算表达式值的函数可以通过栈的帮助实现，这样可以避免复杂的数学计算过程，提供了一种方便快捷的数学计算方法，为我们生活和工作带来了便利。

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