C++實現多功能計算器
作者：鯊魚編程
本文旨在介紹如何使用C++編寫一個功能更加豐富的計算器程序，該程序不僅能夠執行基本的數學運算，還能處理更復雜的表達式，并提供用戶友好的交互界面。
在現代編程實踐中，C++以其高效性、可擴展性和面向對象的特性被廣泛應用。本文旨在介紹如何使用C++編寫一個功能更加豐富的計算器程序，該程序不僅能夠執行基本的數學運算，還能處理更復雜的表達式，并提供用戶友好的交互界面。
一、功能設計
多功能計算器將包含以下特性：
- 支持加、減、乘、除四則運算。
- 支持括號，以處理運算優先級。
- 提供用戶輸入驗證，確保輸入的表達式合法。
- 支持連續運算，即用戶可以在一次輸入中完成多個運算。
- 顯示運算結果和可能的錯誤信息。
二、代碼實現
為了實現上述功能，我們需要編寫一個能夠解析和計算數學表達式的程序。下面是一個簡化版的C++多功能計算器程序：
#include <iostream>
#include <stack>
#include <cctype>
#include <sstream>
using namespace std;
double compute(double a, double b, char op) {
switch (op) {
case '+': return a + b;
case '-': return a - b;
case '*': return a * b;
case '/': return (b != 0) ? a / b : throw invalid_argument("除數不能為0");
default: throw invalid_argument("無效的運算符");
}
}
double evaluateExpression(string s) {
stack<double> values;
stack<char> ops;
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i) {
if (isdigit(s[i])) {
size_t j = i;
while (j < s.size() && (isdigit(s[j]) || s[j] == '.')) j++;
double value = stod(s.substr(i, j - i));
values.push(value);
i = j - 1;
} else if (s[i] == ' ') {
continue;
} else if (s[i] == '(') {
ops.push(s[i]);
} else if (s[i] == ')') {
while (!ops.empty() && ops.top() != '(') {
double val2 = values.top(); values.pop();
double val1 = values.top(); values.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
values.push(compute(val1, val2, op));
}
if (!ops.empty()) ops.pop(); // 彈出'('
} else if (s[i] == '+' || s[i] == '-' || s[i] == '*' || s[i] == '/') {
while (!ops.empty() &&
(s[i] == '+' || s[i] == '-' ||
(s[i] == '*' || s[i] == '/') && (ops.top() == '*' || ops.top() == '/'))) {
double val2 = values.top(); values.pop();
double val1 = values.top(); values.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
values.push(compute(val1, val2, op));
}
ops.push(s[i]);
}
}
while (!ops.empty()) {
double val2 = values.top(); values.pop();
double val1 = values.top(); values.pop();
char op = ops.top(); ops.pop();
values.push(compute(val1, val2, op));
}
return values.top();
}
int main() {
string expression;
cout << "請輸入一個數學表達式: ";
getline(cin, expression);
try {
double result = evaluateExpression(expression);
cout << "結果是: " << result << endl;
} catch (const invalid_argument& e) {
cout << "錯誤: " << e.what() << endl;
}
return 0;
} 三、代碼解析
- compute函數：執行基本的數學運算。它接收兩個double類型的操作數和一個char類型的運算符，然后根據運算符執行相應的運算并返回結果。
- evaluateExpression函數：使用兩個棧，一個用于值，一個用于運算符，來實現表達式求值。該函數按照運算符的優先級處理表達式，并正確處理括號。
- main函數：程序的入口點。它首先提示用戶輸入一個數學表達式，然后調用evaluateExpression函數計算表達式的結果，并將結果打印到屏幕上。如果在計算過程中發生錯誤，程序會捕獲異常并顯示錯誤信息。
四、程序運行
用戶可以在控制臺中輸入一個數學表達式，例如 "3 + 4 * (2 - 1) / 5"，然后程序會計算表達式的結果并顯示。如果用戶輸入了一個無效的表達式，程序會顯示一個錯誤信息。
五、結論
這個C++多功能計算器程序展示了如何使用棧來處理復雜的數學表達式，并提供了用戶友好的交互界面。通過擴展這個程序，可以添加更多的功能，比如支持更多的數學函數、提供圖形用戶界面等。
責任編輯：趙寧寧
來源：
鯊魚編程
