C语言实现数学表达式运算

本文实例为大家分享了实现数学表达式运算的具体代码，供大家参考，具体内容如下：

1、开发思路：（假设有表达式 2 * 3 * ( 1 + 2) ）

数字要一个一个取出放在内存中，根据相邻前后2个计算符号，判断是否要取出数字进行计算，2个数字的计算值重新放在内存中且顺序放置。考虑使用栈这种数据结构去保存数字和符号，用2个栈，1个栈保存数字，一个栈保存运算符号。

2、因要使用栈这种数据结构，本代码使用纯C语言开发，故先编写栈的代码，参考：

3、重要处理逻辑

（1）如何判断前后2个运算符的优先级关系

C语言实现数学表达式运算

（2）如何字符转换为数字

因键盘输入的内容为字符类型，需要判断输入的字符类型且进行必要转换
ASCII码表，表头依次为：二进制十进制十六进制字符

C语言实现数学表达式运算

（3）如何判断表达式处理完毕

默认先预置一个符号#，输入内容2 * 3 * ( 1 + 2)# ，当符号栈内为#，且当前处理的字符为#。则表达式处理完毕。

4、代码实现

#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE

#define _CRT_SECURE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_NAMES 1

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "myStack.h"

// 判断是否操作符
int ifOp(char c) {
  switch (c) {
  case '+':
      return 1;
  case '-':
      return 1;
  case '*':
      return 1;
  case '/':
      return 1;
  case '(':
      return 1;
  case ')':
      return 1;
  case '#':
      return 1;
  default:
      break;
  }
  return 0;
}

int findOffset(char * str,char c,int len) {
  for (int i = 0; i < len;i++) {
      if (str[i] == c) {
          return i;
      }
  }
  return -1;
}

//判断任意相继出现的2个运算符的优先级
char yxji(char op1,char op2) {
  char ops[] = "+-*/()#";
  char oplist[7][7] = { 
      ">><<<>>",
      ">><<<>>",
      ">>>><>>",
      ">>>><>>" ,
      "<<<<<=&",
      ">>>>&>>",
      "<<<<<&="};
  int len = sizeof(ops) / sizeof(char);
  return oplist[findOffset(ops,op1, len)][findOffset(ops, op2, len)];
}

//基础运算 a-第1个数  b-第2个数
void baseOp(char op,int a,int b,int * value) {
  printf("baseOp %d %c %d",a,op,b);
  //int value = 0;
  //int* p = &value;
  switch (op) {
  case '+':
      *value = a + b;
      break;
  case '-':
      *value = a-b;
      break;
  case '*':
      *value = a*b;
      break;
  case '/':
      *value = a/b;
      break;
  default:
      printf("运算符不合法");
      exit(1);
  }
}

//转换字符为数字
void transValue(char  c,int * v) {
  if (c > 47 && c < 58) {
      *v =  (c - 48);
  }
}

void printstack(MyStack * stack1,MyStack * stack2) {
  int len1 = myListGetSize(stack1);
  int len2 = myListGetSize(stack2);
  printf("stack1值：");
  for (int i = 0; i < len1;i++) {
      char* m = (char*)myListGetDataAt(stack1,i );
      printf("%c ", *m);
  }
  printf("\nstack2值：");
  for (int i = 0; i < len2; i++) {
      int* m = (int*)myListGetDataAt(stack2, i);
      printf("%d(%p) ", *m,m);
  }
  printf("\n");
}

// 计算,该方法只能对数字 0-9 运算(可掌握栈、指针的使用)
// 2*3*(1+2)#
void calculate(char bds[]) {
  int i = 0;
  char flag = '#';
  MyStack* stack1 = createMyStack();//stack1中放运算符
  myStackPush(stack1, &flag);
  MyStack* stack2 = createMyStack();//stack2中放数字
  //char c = bds[i]; // 等价于*(bds+i) 
  while (bds[i] != '#' || *(char*)myStackGetTop(stack1)!='#') {
      printstack(stack1,stack2);
      if (!ifOp(bds[i])) {
           /*
           *  这种写法不行!
               int vv = 0;
               transValue(bds[i], &vv)
           */
          int* vu = (int*)malloc(sizeof(int));
          transValue(bds[i], vu);
          printf("is number:%d\n", *vu);//打印出数字
          myStackPush(stack2, vu);
          i++;
      }
      else {
          printf("is fuhao:%c\n", bds[i]);
          char * op1 = (char*)myStackGetTop(stack1);
          printf("top1 op:%c\n",*op1);
          if (*op1 == '#') {
              myStackPush(stack1, &bds[i]);
              i++;
              continue;
          }
          char res = yxji(*op1, bds[i]);
          printf("yxji:%c\n",res);
          switch (res) {
              case '>':{
                  char* curop = (char*)myStackPop(stack1);//取出当前运算符
                  printf("top2 op:%c\n", *op1);
                  int* b = (int*)myStackPop(stack2);//第2个运算数
                  int* a = (int*)myStackPop(stack2);//第1个运算数
                  /*
                  *  这种写法不行! 
                      int value = 0;
                      baseOp(*curop,transValue(*a), transValue(*b),&value);
                  */
                  int* value = (int*)malloc(sizeof(int));
                  baseOp(*curop, *a, *b, value);
                  printf("=%d\n", *value);
                  myStackPush(stack2, value);
                  break;
              }
              case '<':
                  myStackPush(stack1, &bds[i]);
                  i++;
                  break;
              case '=': {
                  printf("()==");
                  myStackPop(stack1);//取出右括号 (
                  i++;
                  break;
              }
              default:
                  printf("表达式错误!");
                  exit(1);
          }
      }
  }
  int * valueRes = (int*)myStackPop(stack2);
  printf("计算结果值为:%d\n",*valueRes);

  freeMyList(stack1);
  freeMyList(stack2);
}

int main() {
  printf("输入表达式：\n");
  char bds[50];
  scanf("%s",bds);// 数组变量名，传入的相当于是数组第一个元素的地址。方法形参是个指针变量，指针变量才能存放地址
  calculate(bds);
  return 0;
}

5、代码开发过程总结 (踩坑填坑真实记录)
将符号转为数字并把数字放入栈中，若写为如下形式不行
int vv = 0;
transValue('1‘, &vv);
myStackPush(stack2, vv);
因为临时变量地址始终不变，第2个值赋值后，等于是把已放入栈内的第一个值修改了（程序中通过打印出指针变量值，即变量的地址，发现地址确实没变）
应该用如下方式：
int* vv= (int*)malloc(sizeof(int));
transValue('1‘, vv);
myStackPush(stack2, vv);
掌握指针用法很重要！此处记录如下：

C语言实现数学表达式运算