107.堆栈四则运算

/* 在BC31下编译 或VC6.0*/
/* compile under Borland C++ 3.1 or Visual C++ 6.0*/
/*#include "stdafx.h"*/
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "stdlib.h"
#include "conio.h"
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define STACK_INIT_SIZE 100/*存储空间初始分配量*/
#define STACKINCREMENT 20/*存储空间分配增量*/
typedef struct
{
  int *pBase;/*在构造之前和销毁之后,base的值为NULL*/
  int *pTop;/*栈顶指针*/
  int StackSize;/*当前已分配的存储空间,以元素为单位*/
}Stack;
typedef int BOOLEAN;
char Operator[8]="+-*/()#";/*合法的操作符存储在字符串中*/
char Optr;/*操作符*/
int Opnd=-1;/*操作符*/
int Result;/*操作结果*/
/*算符间的优先关系*/
char PriorityTable[7][7]=
{
  {'>','>','<','<','<','>','>'},
  {'>','>','<','<','<','>','>'},
  {'>','>','>','>','<','>','>'},
  {'>','>','>','>','<','>','>'},
  {'<','<','<','<','<','=','o'},
  {'>','>','>','>','o','>','>'},
  {'<','<','<','<','<','o','='},
};
//数据对象的操作方法
//构造一个空栈,如果返回值为0,则表示初始化失败
Stack InitStack()/*这是个效率低的方法*/
{
  Stack S;
  S.pBase=(int*)malloc(STACK_INIT_SIZE*sizeof(int));
  if(!S.pBase)
  {/*内存分配失败*/
    printf("内存分配失败,程序中止运行\n");
    exit(-1);
  }
  else
  {
    S.pTop=S.pBase;
    S.StackSize=STACK_INIT_SIZE;
  }
  return S;
}
//销毁栈S,S不再存在
void DestoryStack(Stack *S)
{
  if(S->pBase)
  {
    free(S->pBase);
    S->pTop=S->pBase=NULL;
  }
}
//若栈不空,则用e返回S的栈顶元素
//注:由于应用的特殊,可以不检查栈是否为空
int GetTop(Stack S)
{
  return *(S.pTop-1);
}
//插入元素e为新的栈顶元素,如果成功则返回1,否则返回0
int Push(Stack *S,int e)
{
  if(S->pTop-S->pBase==S->StackSize)
  {//栈满,追加存储空间
    S->pBase=(int*)realloc(S->pBase,S->StackSize+STACKINCREMENT*sizeof(int));
    if(!S->pBase)
      return 0;//存储分配失败
    S->pTop=S->pBase+S->StackSize;
    S->StackSize+=STACKINCREMENT;
  }
  *(S->pTop++)=e;
  return 1;
}
int Pop(Stack *S,int *e)
{//若栈不空,则删除S的栈顶元素,用e 返回其值,并返回1;否则返回0
  if(S->pTop==S->pBase)
    return 0;
  *e=*--(S->pTop);
  return 1;
}
//主函数及其它函数的实现
//比较两个数学符号operator_1,operator_2的计算优先权,在算符优先关系表中查找相应的关系并返回'<','=',或'>'
char CheckPriority(char operator_1,char operator_2)
{
  int i,j;//用来查询算符间优先关系表的下标
  //char *ptr;
  i=strchr(Operator,operator_1)-Operator;//找到传入操作符在字符串Operators中的相对位置
  j=strchr(Operator,operator_2)-Operator;
  //返回算符优先关系表中相应值
  return PriorityTable[i][j];
}
BOOLEAN IsOperator(char ch)
{//判断一个字符是否为打操作符
  if(strchr(Operator,ch))
    return TRUE;
  else 
    return FALSE;
}
//从键盘获得输入
void GetInput(void)
{
  char Buffer[20];//键盘输入缓冲区,用来处理输入多位数的情况
  char ch;//存放键盘输入
  int index;//存放Buffer的下标
  index=0;
  ch=getch();//从键盘读入一个字符
  while(ch!=13&&!IsOperator(ch))
  {//如果输入的字符是回车符或是操作符,循环结束
    if(ch>='0'&&ch<='9')
    {//将字符回显到屏幕
      printf("%c",ch);
      Buffer[index]=ch;
      index++;
    }
    ch=getch();
  }
  if(ch==13)
    Optr='#';//输入的表达式以回车符结束
  else
  {
    Optr=ch;
    printf("%c",ch);
  }
  if(index>0)
  {
    Buffer[index]='\0';
    Opnd=atoi((Buffer));
  }
  else
    Opnd=-1;//程序不支持输入负数,当Opnd为负数时,表示输入的字符为操作符
}
//计算形如a+b之类的表达式,theta为操作符,a,b为操作数
int Calc(int a,char theta,int b)
{
  switch(theta)
  {
  case '+':
    return a+b;
  case '-':
    return a-b;
  case '*':
    return a*b;
  default:
    if(b==0)//除数为零的情况
    {
      printf("除数不能为");
      return 0;//返回0用以显示
    }
    else
      return a/b;
  }
}
/*表达式求值*/
BOOLEAN EvaluateExpression()
{
  int temp;//临时变量
  char theta;//存放操作符的变量
  int itheta;//存放出栈的操作符的变量add by me
  int a,b;//存放表达式运算时的中间值
  int topOpnd;//栈顶操作数
  char topOptr;//栈顶操作符
  Stack OPTR=InitStack();//操作符栈
  Stack OPND=InitStack();//操作数栈
  if(!Push(&OPTR,'#'))//操作符栈中的第一个为#字符
    return FALSE;
  GetInput();//从键盘获得输入
  while(Optr!='#'||GetTop(OPTR)!='#')
  {//如果Optr>=0,表示有操作数输入
    if(Opnd>=0)Push(&OPND,Opnd);
    switch(CheckPriority(GetTop(OPTR),Optr))
    {
    case '<'://栈顶元素优先权低
      if(!Push(&OPTR,Optr))return FALSE;
        GetInput();
      break;
    case '='://脱括号并接收键盘输入
      Pop(&OPTR,&temp);GetInput();
      break;
    case '>'://退栈并将运算结果入栈
      //先用itheta得到操作符在赋给theta
      Pop(&OPTR,&itheta);
      Pop(&OPND,&b);
      Pop(&OPND,&a);
      theta = (char)( itheta );
      Push(&OPND,Calc(a,itheta,b));
      Opnd=-1;
      break;
    }
  }
  //本算法中,当输入只有一个操作数然后就输入回车符时,
  //OPND.pTop==OPND.pBase
  //如果OPND.pTop==OPND.pBase并且Opnd<0,则说明用户
  //未输入任何操作和操作符而直接输入[回车],程序直接
  //退出运行
  if(OPND.pTop==OPND.pBase&&Opnd<0)
  {
    printf("\n\n感谢使用!\n");
    exit(1);
  }
  else if(OPND.pTop==OPND.pBase)
    Result=Opnd;
  else
  {
    Result=GetTop(OPND);
    DestoryStack(&OPND);
    DestoryStack(&OPTR);
  }
  return TRUE;
}
void Message(void)
{
  printf("\n四则运算表达式求值演示\n");
  printf("-------------------------------\n");
  printf("使用方法:请从键盘上直接输入表达式,以回车键结束.如45*(12-2)[回车]\n");
  printf("注0:不输入任何数而直接按[回车]键,将退出程序.\n");
  printf("注1:本程序暂时不接受除数字键及四则运算符之外的任何其它键盘输入.\n");
  printf("注2:本程序暂时只能处理正确的表达式,不支持输入负数.\n");
  printf("-------------------------------\n\n");
}
void main(void)
{
  int i;//用来一些说明性信息
  Message();
  for(i=1;;i++)
  {
    printf("表达式%d:",i);
    if(EvaluateExpression())
      printf("=%d\n",Result);
    else
      printf("计算中遇到错误\n");
  }
}