C语言实现简单计算器程序

这两天在看一个C语言写的计算器程序，做了不少的功夫，跟着作者一步步的进行完善，了解了许多细节性的东西，在此自己做个总结，加深自己对程序的印象，也算是梳理。

在该计算器程序，能进行加减乘除、sin、cos、exp等操作，同时能进行数值保存功能。而该计算器使用逆波兰表示法。即所有运算符都跟在操作数的后面，比如下列表达式：
（1 - 2） * （4 + 5）采用逆波兰表示法表示为：1 2 - 4 5 + *
逆波兰表达法中不需要圆括号，只要知道每个运算符需要几个操作数就不会引起歧义。

计算器程序实现很简单，具体原理如下：

while（/* 下一个运算符或操作数不是文件结束指示符 */）
  if（/* 是数 */）
    /* 将该数压入到栈中 */
  else if （/* 是运算符 */）
    /* 弹出所需数目的操作数 */
    /* 执行运算 */
    /* 将结果压入到栈中 */
  else if （/* 是换行符 */）
    /* 弹出并打印栈顶的值 */
  else
    /* 出错 */

在程序设计中，使用模块化思想，getop函数来进行读入，该函数返回一个标识，用来标识读入的是什么类型。主循环体中根据该标识执行相应的动作。

以下是该程序： （我将所有函数和变量放在同一文件）

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define MAXOP 100
#define NUMBER '0'  //标识读入的是数字
#define NAME 'n'   //标识读入的是字符串（函数名或非法字符串）
#define ALPHA 26
int getop(char []);
void push (double); //压栈
double pop(void);  //出栈
void clear(void);  //清空栈
void mathfnc(char []);  //执行相应的数学函数sin、cos、exp等

int main(void)
{
  int type;
  int i, var = 0;
  double op1, op2,v;
  char s[MAXOP];
  double variable[ALPHA];

  for (i = 0; i < ALPHA; i++)  //初始化用于保存数值的变量数组
    variable[i] = 0.0;

  while ((type = getop(s)) != EOF)  //读取输入
  {
    switch (type)
    {
      case NUMBER:
        push (atof(s));
        break;
      case NAME:
        mathfnc(s);
        break;
      case '+':
        push (pop() + pop());
        break;
      case '*':
        push (pop() * pop());
        break;
      case '-':
        op2 = pop();
        push (pop() - op2);
        break;
      case '/':
        op2 = pop();
        if (op2 != 0.0)
          push (pop() / op2);
        else
          printf ("error: zero divisor\n");
        break;
      case '%':
        op2 = pop();
        if (op2 != 0.0)
          push (fmod(pop(), op2));
        else
          printf ("error: zero divisor\n");
        break;
      case '?':  //打印栈顶元素
        op2 = pop();
        printf ("\t%.8g\n", op2);
        push (op2);
        break;
      case '=':  //保存数值
        pop();
        if (var >= 'A' && var <= 'Z')
          variable[var - 'A'] = pop();
        else
          printf ("error: no variable name\n");
        break;
      case 'c':
        clear();
        break;
      case 'd':  //复制栈顶元素
        op2 = pop();
        push(op2);
        push(op2);
        break;
      case 's':  //交换栈元素
        op1 = pop();
        op2 = pop();
        push(op1);
        push(op2);
      case '\n':
        v = pop();  //v保存最后的一次结果
        printf ("\t%.8g\n", v);
        break;
      default:
        if (type >= 'A' && type <= 'Z')
          push(variable[type - 'A']);
        else if (type == '@')  //输入的字符@表示最近一次结果值
          push(v);
        else
          printf ("error: unknown command %s\n", s);
        break;
    }
    var = type;
  }
  return 0;
}

/* ----------------------------------------------------------- */

#define MAXVAL 100

int sp = 0;   //标识栈顶
double val[MAXVAL];

void push(double f)
{
  if (sp < MAXVAL)
    val[sp++] = f;
  else
    printf ("error: stack full, can't push %g\n", f);
}

double pop(void)
{
  if (sp > 0)
    return val[--sp];
  else
  {
    printf ("error: statck empty\n");
    return 0.0;
  }
}

void clear(void)
{
  sp = 0;
}

void mathfnc (char s[])
{
  double op2;

  if (strcmp (s, "sin") == 0)
    push(sin(pop()));
  else if(strcmp (s, "cos") == 0)
    push(cos(pop()));
  else if(strcmp (s, "exp") == 0)
    push(exp(pop()));
  else if(strcmp (s, "pow") == 0)
  {
    op2 = pop();
    push (pow(pop(), op2));
  }
  else
    printf ("error: %s not supported\n", s);
}

/* ----------------------------------------------------------- */

#include <ctype.h>

int getch(void);
void ungetch(int);

int getop(char s[])
{
  int i, c;
  while ((s[0] = c = getch()) == ' ' || c == '\t') //过滤开头的空白字符
    ;
  s[1] = '\0';

  i = 0;

  if (islower(c))  //判断是否为小写字母，也即读取由小写字母组成的字符串
  {
    while (islower(s[++i] = c = getch()))
      ;
    s[i] = '\0';

    if (c != EOF)
      ungetch(c);
    if (strlen (s) > 1)
      return NAME;
    else
      return c;
  }

  if (!isdigit(c) && c != '.' && c != '-')
    return c;

  if (c == '-')   //用于判断是负数还是减操作
  {
    if (isdigit(c = getch()) || c == '.')
      s[++i] = c;
    else
    {
      if (c != EOF)
        ungetch(c);
      return '-';
    }
  }

  if (isdigit(c))   //收集整数部分
    while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
      ;

  if (c == '.')  //收集小数部分
    while (isdigit(s[++i] = c = getch()))
      ;

  s[i] = '\0';

  if (c != EOF)
    ungetch(c);

  return NUMBER;
}

/* ----------------------------------------------------------- */
/*
 * 引用以下两个函数是因为：程序不能确定它已经读入的输入是否足够 *
 * 除非超前多读入一些输入，在本程序中，读入一些字符合成一个数字 *
 * 所以在看到第一个非数字字符之前，已经读入的数的完整性是不能确定的
 * 由于程序要超前读入一个字符，这样就导致最后又一个字符不属于当前所要读入的数
 */

#define BUFSIZE 100
char buf[BUFSIZE];
int bufp = 0;

int getch(void)
{
  return (bufp > 0) ? buf[--bufp] : getchar();
}

void ungetch (int c)
{
  if (bufp >= BUFSIZE)
    printf ("ungetch: too many characters\n");
  else
    buf[bufp++] = c;
}

该程序虽然简单，但是还是存在一些小小的问题，比如没有数据时进行pop的话，会打印栈中无数据同时返回数值0.0，在循环体中许多执行操作会将该数值保存到栈中，之后打印该值，用户体验度比较差。程序设计方面，模块化设计使得该程序容易增加功能而不影响其他模块，比如增加一些数学函数处理，在mathfnc函数中去添加，或增加一些运算符操作，可以在主循环体中增加。

总之，这次学习还是颇有收获。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。