要求
计算器接受四则运算表达式为输入（如下所示）。如果表达式语法正确，则输出计算结果，否则报错，指出错误位置及原因。
“；”结束；
加减乘除；支持括号；
；
数字和字母
print()函数，输出并换行；
print()函数不仅可以输出变量，还可以直接输出表达式的值，例如print(1+2)；
C/C++、Java，，第三方库。
，corner cases。例如除零；
思路说明
一、中缀表达式求值
1MyStack.h
#pragma once #include <iostream> #define MAX 100 using namespace std; template <class T> class MyStack { public: T data[MAX]; int top; public: void init(); // 初始化栈 bool empty(); // 判断栈是否为空 T getTop(); // 读取栈顶元素(不出栈) void push(T x); // 进栈 T pop(); // 出栈 }; template<class T> void MyStack<T>::init() { this->top = 0; } template<class T> bool MyStack<T>::empty() { return this->top == 0 ? true : false; } template<class T> T MyStack<T>::getTop() { if (empty()) { cout << "栈为空！\n"; exit(1); } return this->data[this->top - 1]; } template<class T> void MyStack<T>::push(T x) { if (this->top == MAX) { cout << "栈已满！\n"; exit(1); } this->data[this->top] = x; this->top++; } template<class T> T MyStack<T>::pop() { if (this->empty()) { cout << "栈为空! \n"; exit(1); } T e = this->data[this->top - 1]; this->top--; return e; }2InfixToPostfix.h
boolcharop// 判断是否为运算符
intcharop// 求运算符优先级
doublestringpre, map<string, int> mymap, inti// 把中缀表达式转换为后缀表达式
doublecharstr[], inti, map<string, int> mymap); // 将数字字符串转变成相应的数字，标识符转换为数字
doublecharpost[], map<string, int> mymap//对后缀表达式求值
postfix(stringpre, map<string, int> mymap, intipremymapi0
postfixpostfix_value(charpost[], map<string, int> mymap)来对后缀表达式求值。求值过程中，如果是操作数就调用read_number(charstr[], inti, map<string, int> mymap)map
#pragma once #include "MyStack.h" #include <map> #include <string> using namespace std; bool isoperator(char op); // 判断是否为运算符 int priority(char op); // 求运算符优先级 double postfix(string pre, map<string, int> mymap, int *i); // 把中缀表达式转换为后缀表达式 double read_number(char str[], int *i, map<string, int> mymap); // 将数字字符串转变成相应的数字，标识符转换为数字 double postfix_value(char post[], map<string, int> mymap); //对后缀表达式求值 map<string, int> Identities;//存放标识符的声明和定义 map<string, int>::iterator iter; //判断是否为操作符 bool isoperator(char op) { switch (op) { case '+': case '-': case '*': case '/': return 1; default: return 0; } } //设置运算符优先级 int priority(char op) { switch (op) { case '#': return -1; case '(': return 0; case '+': case '-': return 1; case '*': case '/': return 2; default: return -1; } } //把中缀表达式转换为后缀表达式，返回后缀表达式的长度（包括空格） double postfix(string pre, map<string, int> mymap,int *i) { char post[MAX]; //后缀表达式数组 int j = 0; MyStack<char> stack; stack.init(); // 初始化存储操作符的栈 stack.push('#'); // 首先把结束标志‘;’放入栈底 while (pre[*i] != ';') { if ((pre[*i] >= '0' && pre[*i] <= '9') || pre[*i] == '.' || (pre[*i] >= 'a'&&pre[*i] <= 'z') || (pre[*i] >= 'A'&&pre[*i] <= 'Z')) // 遇到数字、字母和小数点直接写入后缀表达式 { post[j++] = pre[*i]; } else if (pre[*i] == '(') // 遇到“（”不用比较直接入栈 stack.push(pre[*i]); else if (pre[*i] == ')') // 遇到右括号将其对应左括号后的操作符（操作符栈中的）全部写入后缀表达式 { while (stack.getTop() != '(') { post[j++] = stack.pop(); } stack.pop(); // 将“（”出栈，后缀表达式中不含小括号 } else if (isoperator(pre[*i])) { post[j++] = ' '; // 用空格分开操作数 while (priority(pre[*i]) <= priority(stack.getTop())) { // 当前的操作符小于等于栈顶操作符的优先级时，将栈顶操作符写入到后缀表达式，重复此过程 post[j++] = stack.pop(); } stack.push(pre[*i]); // 当前操作符优先级大于栈顶操作符的优先级，将该操作符入栈 } (*i)++; } while (stack.top) // 将所有的操作符加入后缀表达式 { post[j++] = stack.pop(); } double result= postfix_value(post, mymap); return result; } // 将数字字符串转变成相应的数字，标识符转换为数字 double read_number(char str[], int *i, map<string, int> mymap) { double x = 0.0; int k = 0; bool f = false; while (str[*i] >= '0' && str[*i] <= '9') // 处理整数部分 { x = x * 10 + (str[*i] - '0'); (*i)++; } if (str[*i] == '.') // 处理小数部分 { (*i)++; while (str[*i] >= '0'&&str[*i] <= '9') { x = x * 10 + (str[*i] - '0'); (*i)++; k++; } } while (k != 0) { x /= 10.0; k--; } while ((str[*i] >= 'a'&&str[*i] <= 'z') || (str[*i] >= 'A'&&str[*i] <= 'Z'))//处理标识符 { int len = *i; string token = ""; do { token = token + str[*i]; (*i)++; } while ((str[*i] >= 'a'&&str[*i] <= 'z') || (str[*i] >= 'A'&&str[*i] <= 'Z')||( str[*i] >= '0' && str[*i] <= '9')); x = mymap[token]; } return x; } //对后缀表达式求值 double postfix_value(char post[], map<string, int> mymap) { MyStack<double> stack; // 操作数栈 stack.init(); int i = 0; double x1, x2; while (post[i] != '#') { if (post[i] >= '0' && post[i] <= '9' || (post[i] >= 'a'&&post[i] <= 'z') || (post[i] >= 'A'&&post[i] <= 'Z')) stack.push(read_number(post, &i, mymap)); else if (post[i] == ' ') i++; else if (post[i] == '+') { x2 = stack.pop(); x1 = stack.pop(); stack.push(x1 + x2); i++; } else if (post[i] == '-') { x2 = stack.pop(); x1 = stack.pop(); stack.push(x1 - x2); i++; } else if (post[i] == '*') { x2 = stack.pop(); x1 = stack.pop(); stack.push(x1*x2); i++; } else if (post[i] == '/') { x2 = stack.pop(); x1 = stack.pop(); stack.push(x1 / x2); i++; } } double result = stack.getTop(); return result; }二、对字符串的解析
“Scanner.h
mappostfix(stringpre, map<string, int> mymap, inti)求值，将值存入map中。对于print语句，将其里面的式子调用postfix(stringpre, map<string, int> mymap, inti)求值并输出。
#pragma once #include "InfixToPostfix.h" using namespace std; void scaner(string prog)//传入要解析的字符串 { int p = 0; char ch = prog[p]; string token; while (ch != 0) { if ((ch >= 'a'&&ch <= 'z') || (ch >= 'A'&&ch <= 'Z')) //拼凑出标识符 { token = ""; do { token = token + ch; p++; ch = prog[p]; } while ((ch >= '0'&&ch <= '9') || (ch >= 'a'&&ch <= 'z') || (ch >= 'A'&&ch <= 'Z')); } else if (ch == '=') { p++; double value = postfix(prog, Identities, &p); Identities.insert(pair<string, int>(token, value));//将求出的标识符的值和标识符存入Identities p++; ch = prog[p]; } else { if (strcmp(token.c_str(), "print")==0) { p++; //将最后的闭合括号换为； int endN = prog.find_last_of(")"); prog[endN] = ';'; double value = postfix(prog, Identities, &p); cout << value << endl; token = ""; ch = 0; } } } }三、对文件的读取
“Analyse.h”文件，里面有stringfPath)函数，对其传入读取文件的路径，完成对文件内容的按行读取。读取每一行，则对每一行进行错误检查。对无错误的语句调用scaner(stringprog)进行处。
#pragma once #include "Scanner.h" #include <fstream> void analyse(string fPath) { string path = fPath; ifstream in(path, ios::in); string line = ""; int errl = 0, errPsn = 0;//错误所在的行和位置 //按行读取文件 while (!in.eof()) { getline(in, line); errl++; if (line != "") {//判断结尾是否是";" if (line[line.length() - 1] != ';') { errPsn = line.length(); cout << "Error(line " << errl << ",position " << errPsn << "): 应输入';'" << endl; system("pause"); }//end if if (line.find("/0") != -1) {//判断除数是否为零 errPsn = line.find("/0") + 1; cout << "Error(line " << errl << ",position " << errPsn << "): Divisor cannot be zero!" << endl; system("pause"); }//end if string token; int n = line.find('=');//判断标识符是否声明 if (n != -1) { for (int i = n + 1; i < line.length(); i++) { char c = line[i]; token = ""; while ((c >= 'a'&&c <= 'z') || (c >= 'A'&&c <= 'Z')) { token += c; i++; c = line[i]; }//end while if (token != ""&&Identities.find(token) == Identities.end()) { errPsn = i - token.length(); cout << "Error(line " << errl << ",position " << errPsn << "): undefined identifier" << endl; system("pause"); }//end if }//end for }//end if }//end if scaner(line); }//end while in.close(); }main函数
#include "Analyse.h" int main(int argc,char **argv) { if (argc==0) { cout << "启动错误！" << endl; system("pause"); } else { analyse(argv[1]); } analyse("error1.in"); system("pause"); return 0; }文章来源: 编译原理实现计算器