C语言实现简易计算器(可作加减乘除)

C语言实现简易计算器（加减乘除）

计算器作为课设项目，已完成答辩，先将代码和思路（注释中）上传一篇博客

已增添、修改、整理至无错且可正常运行

虽使用了栈，但初学者可在初步了解栈和结构语法后理解代码

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define IsDouble 0
#define IsChar 1
//_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________
//1.支持浮点数和字符的栈
typedef struct {
    char * buffer;
    int typesize;
    int top;
    int max;
} stack;
stack * CreateStack(int max, int typesize);//创建一个栈
void DestroyStack(stack *);//释放栈的空间
void ClearStack(stack *);//清空栈
int Push(stack *, void *);//入栈
int Pop(stack *, void *);//出栈
int GetSize(stack *s);//得到栈的大小
int GetTop(stack *, void *);//找到栈顶
int IsEmpty(stack *);//判断是否为空栈，空则下溢
int IsFull(stack *);//判断栈是否已满 ，满则溢出 
stack * CreateStack(int max, int typesize){
    stack * s = (stack*)malloc(sizeof(stack));//为栈s malloc内存
    if (!s) return 0;
	//为结构中buffer元素malloc内存
    s->buffer = (char *)malloc(sizeof(char) * max * typesize);
    if (!s->buffer) return 0;
	//初始化结构中的栈顶，最大值，类型大小
    s->top = -1;
    s->max = max;
    s->typesize = typesize;
    return s;
}
void DestroyStack(stack* s){
    free(s->buffer);//先释放buffer的空间
    free(s);//在释放s的空间
}
void ClearStack(stack * s){
    s->top = -1;//清空栈(栈头位置归零)
}
int Push(stack * s, void * data){
    if (IsFull(s)) return 0;//如果栈已满则return 0，防止溢出
	//栈未满则将栈头移动打动下一位置，并将data中的元素拷入栈中buffer的第top位置
    s->top++;
    memcpy(s->buffer + s->top*s->typesize, data, s->typesize);
	//入栈成功return 1
    return 1;
}
int Pop(stack * s, void * data){
    if (IsEmpty(s)) return 0;//出栈判断栈是否为空，若为空则return 0
	//栈未空则将buffer中top位置的字符拷入data记录，并让栈头向前移动一个位置
    memcpy(data, s->buffer + s->top*s->typesize, s->typesize);
    s->top--;
	//成功则return 1
    return 1;
}
int GetSize(stack *s){
	return s -> top+1;//栈头位置+1得到大小
}
int GetTop(stack *s, void * data){
    if (IsEmpty(s)) return 0;//如果栈空return 0
    //栈不为空则将top位置的字符拷回data记录，得到栈头
    memcpy(data, s->buffer + s->top*s->typesize, s->typesize);
    //成功则return 1；
    return 1;
}
int IsEmpty(stack * s){
    return s->top == -1;//如果top为-1则栈空
}
int IsFull(stack * s){
    return s->top == s->max-1;//如果top为max-1则栈满
}
//___________________________________________________________________________________________________________________________________________________
//2.定义一个cal类型，其中data存数时sign为IsDouble，存字符时，sign为Ischar
typedef struct {
        double data;
        char sign;
} cal;
//3.查找对应符号（找到则返回该符号下标）（找不到则说明该部分为数字返回-1）
int SearchCode(char ch){
        char * code = "+-*/()@";//@为终止符，算式输入结束
        int index = 0;//
        while (code[index]){
			if (code[index] == ch) return index;
			index++;
        }
		return -1;
}
//4.得到两个符号间的优先级
//与SearchCode相对应，
char GetPriority(char ch, char next){
		//创建一个perferen表，第i行(列)对应SearchCode函数中code中的第i个字符
        char perferen[7][7] = {
                ">><<<>>",
                ">><<<>>",
                ">>>><>>",
                ">>>><>>",
                "<<<<<=E",
                ">>>>E>>",
                "<<<<<E="
        };
		//找到两个形参对应的字符
        int c = SearchCode(ch);
        int n = SearchCode(next);
		//如果找不到对应运算符（字符不是运算符而是为数字）return E
        if (c==-1 || n==-1) return 'E';
		//如果找到两个对应运算符则按照优先级表返回两个运算符的优先级
        return perferen[c][n];
}
//5.四则运算
double add(double a, double b) { return a+b; }
double sub(double a, double b) { return a-b; }
double mul(double a, double b) { return a*b; }
double ddiv(double a, double b) { return a/b; }
//整合四种运算
double calcu(double a, char ch, double b){
        double (*calculation[4])(double,double) = {add,sub,mul,ddiv};
        return calculation[SearchCode(ch)](a,b);
}
//6.检测字符串
int CheckStr(char * buffer){
		int n;
		//遍历字符串确保算式中无非法字符若检测到非法字符return 0，若都合法则return 1
		for (n = 0;buffer[n];n++){
			if ((SearchCode(buffer[n]) != -1 || buffer[n] == '.' || (buffer[n] >= '0' && buffer[n] <= '9')) && buffer[n] != '@') continue;
			else return 0;
		}
		buffer[n] = '@';//加上终止符，表示算式结束
		buffer[n+1] = '\0';
		return 1;
}
//7.得到数据转化为double类型存入rs
int GetDigit(char * buffer, int * n, double * rs){
        char str[30];
        int i,j = 0;
        for (i = 0;SearchCode(buffer[*n]) == -1;i++){
                str[i] = buffer[*n];//从*n位置开始，将这一串数字字符存入str
                (*n)++;
        }
        str[i] = '\0';
        for (i = 0;str[i];i++){
            if (str[i] == '.') j++;
        }
        //如果一段小数有多个小数点或小数点在数字首尾，return 0
        if (j>1 || str[i-1] == '.' || str[0] == '.') return 0;
        //rs接收转化为double的数据
        *rs = atof(str);
        //操作成功return 1
        return 1;
}
//8.将用户输入的buffer字符串转化为可供程序运算的calstr数组
int resolu(char * buffer, cal * calstr){
        int i = 0, j = 0;
        cal c;
        while (buffer[i]){
            if (SearchCode(buffer[i]) == -1){
        		//如果得到数据不成功则return 0
                if (GetDigit(buffer,&i, &c.data) == 0) return 0;
                //如果成功得到数据则在c.sign标记为浮点数
                c.sign = IsDouble;
				//将c存入数组calstr中
                calstr[j++] = c;
            }
            else{
				//若符号为运算符
        		//判断正负号
                if (buffer[i] == '-' && (buffer[i-1] == '('||buffer[i-1] == '+'||buffer[i-1] == '-'||buffer[i-1] == '*'||buffer[i-1] == '/') || (i==0 && buffer[0] == '-')){
            		i++;
                    if (GetDigit(buffer,&i, &c.data) == 0) return 0;//在符号的下一位开始查找，若找不到数字return 0
                    //否则，给数字取相反数，c.sign标记为浮点数，存入calstr中
                    c.data = 0 - c.data;
                    c.sign = IsDouble;
                    calstr[j++] = c;
                } else
				//如果是正号，与符号处理方式同理
                if (buffer[i] == '+' && (buffer[i-1] == '('||buffer[i-1] == '+'||buffer[i-1] == '-'||buffer[i-1] == '*'||buffer[i-1] == '/') || (i==0 && buffer[0] == '+')){
            		i++;
                    if (GetDigit(buffer, &i, &c.data) == 0) return 0;
                    c.sign = IsDouble;
                    calstr[j++] = c;
                }
                else{
                	//如果不是正负号，则为运算符，先强制转换为double类型存在c.data里，然后c.sign标记为char类型，存入calstr
                    c.data = (double)buffer[i++];
                    c.sign = IsChar;
                    calstr[j++] = c;
                }
            }
        }
        //操作蔡成功则return 1
        return 1;
}
//9.计算出结果
int result(cal * calstr, double * rs){
        stack * pst = CreateStack(100,sizeof(char));//运算符栈
        stack * pnd = CreateStack(100,sizeof(double));//数据栈 
        double num1,num2;
        int n = 0;
        char ch = '@';
        Push(pst, &ch);
        //在转换得到的calstr中遍历直到终止符'@"
        while(ch != '@' || !(calstr[n].sign == IsChar && (char)calstr[n].data == '@')){
        	//如果calstr的n位上是浮点数，则将这个data压栈进入数据栈pnd中
            if (calstr[n].sign == IsDouble){
                Push(pnd, &(calstr[n].data));
                n++;
            }
            //反之，如果是运算符，则要检测优先级
            else{
                    switch( GetPriority(ch, (char)calstr[n].data)){
                    	//如果运算符优先级较小，则让ch等于优先级大的符号并压入符号栈pst中
                        case '<':
                                ch = (char)calstr[n].data;
                                Push(pst, &ch);
                                n++;
                                break;
                        //如果结果为等号，让符号出栈暂存到ch中
                        case '=':
                                if (!Pop(pst, &ch)) return 0;
                                n++;
                                break;
                        //如果ch优先级较高，则将前两个数字及运算符出栈，分别储存至num2，ch，num1中，进行运算，得到的结果再次压栈进入pnd中
                        case '>':
                                if (!(Pop(pnd,&num2) && Pop(pst,&ch) && Pop(pnd,&num1))) return 0;
                                num1 = calcu(num1,ch,num2);
                                Push(pnd, &num1);
                                break;
                        //如果符号顺序出错，return 0
                        case 'E':
                                return 0;
                    }
            }
            //检测是否可以得到栈顶符号，栈空则return 0
            if (!GetTop(pst, &ch)) return 0;
        }
		//如果栈中得到了最终结果，并且取出pnd中的最终结果到rs，return 1
        if (GetSize(pnd) == 1 && GetTop(pnd,rs)){
                DestroyStack(pst);
                DestroyStack(pnd);
                return 1;
        }
        //否则 return 0
        else{
                return 0;
        }
}
//10.用户交互函数
void treatment()
{
        char buffer[100];//用户输入的字符串（算式）
        cal calstr[50];//计算用的数组
        double rs = 0;//计算结果
        printf("Enter your equation:");
        gets(buffer);//让用户输入算式buffer
		//用户不输入"exit"就不退出
        while (!(buffer[0]=='e' && buffer[1]=='x' && buffer[2]=='i' && buffer[3]=='t')){
        		//检查buffer中字符君合法，成功将buffer转化为用于计算的calstr数组，成功计算出结果存入rs
            	if (CheckStr(buffer) && resolu(buffer,calstr) && result(calstr,&rs)){
                    printf("\n%lf\n",rs);
            	}else{
                    printf("\nError!\n");
            	}
			printf("Enter \"exit\"to quit");
            printf("\nEnter your equation:");
            gets(buffer);//再次让用户输入算式
        }
        printf("\nbye\n");
}
//11.主函数
int main(){
        treatment();
}

参考文献链接如下

[参考文献](c语言强化训练——简易计算器 - 石莹 - 博客园 (cnblogs.com))