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用C# 实现四则混合运算(二)

2012年12月18日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4066字 ⁄ 字号 评论关闭
  本文是介绍使用Visual C#实现自动计算四则混合运算的一种方法,在.NET1.1框架中,还没有包含全现成的类,不过,现在经过我们下文的介绍,大家完全可以自己写一个,作用嘛,没什么,就是熟悉一下栈的用法,或者家里有上小学的,可以写一个程序给孩子练习一下四则混合运算也行,哈哈,废话不多说了,讲正题吧。

  出一个典型的算术题: (6+2*5)/4

  从题中,我们首先算 2*5=10 接下来算 6+10=16 最后算 16/4 =4 所以,结果是4

  计算机怎么算?还好前辈给我们列出来一堆的算法,我们随便选一个就可以了。

  第一种算法

  使用栈来解决,意思就是把不优极最低的压到栈的最下面去,按照先进后出的原则,那么最优先级最低的就是最后计算了。

  计算过程:

  我们建立两个栈,一个是数据栈,一个是计算符号栈,以(6+2*5)/4为例子,看看倒底是怎么计算的。

  假设:

  1)优先级

  符号之间的优先级如下:

  “(“ “)” -1

  “+”,”-” 0
 
   “*”,”/” 1

  数值越大,则越优先,同级别的比较时 先出现的优先。

  2)将”(”,”)”设为特殊运算符,即单目运算,两邻两个运算符则可对消。

  3) 计算条件

  (1) 当前运算符不等于“”(特殊结束符)

  (2) 运算符栈里的运行算个数>=1时

  (3) 出栈口的运算符优先级高于将要入栈的运算符时或者两者可对消时。

  计算时,则将符号出栈参与计算,数值栈的出栈口前两位元素出栈参与计算,计算结果值向数值栈压栈,并进行递归此操作。


图1:

  1) “(” 压入符号栈 2 ) “6”压入数值栈

  3) “(”与”+”比较优先级,认为”(”比”+”优先级低,则不满足计算条件,将”+”压入符号栈.


图2:

  1) 将”2” 压入数值栈。

  2) 将”*”与”+”比较优先级,算得”+”优先级低于”*”,则不满足计算条件,将”*”压入符号栈。


图3:

  1) 将 “5”压入数植栈。 2) 将“*“与”)”比较优先级,得出”*”比”)”优先级要高。进行计算,将”*”出栈、”5”、”2”出栈,参与计算


图4:

  1) 将 2*5 =10的结果压入数值栈。

  2) (递归)比较 “+”与”)”优先级,得出”+”比”)”优先级要高。再进行计算,将”+”出栈、”10”、”6”出栈,参与计算。


图 5:

  1) 将 6+10 =16的结果压入数值栈。

  2) (递归)比较 “)”与”(”优先级,得出两者可以对消,将”(”符号出栈,与”)”对消,继续取下一个符号。


图6:

  1) 将”/”入符号栈。

  2)将”4”入数值栈。

  3) 发现””算式结束符,则进行计算, 将 “/”、”4’、”16”出栈,参与计算。


图7:

  1) 将计算结果压入数值栈。

  成功了! 辛苦的计算工作终于干完了,看起来比人脑计算复杂多了:)

  第二种算法

  第二种方法,我们简单的提一下,在这里不作详细过程的叙述。第二种,就是使用树的方式,将一个算式组织成一定规律的树,之后,再进行遍历计算即得得到结果。还是以上面的算式作例子,最终形成的树的样式:(注意“()”这个符号要特殊处理)


图8:

  使用树的深度遍历即可算出最终的结果。

 

本文,给出使用栈处理四则运算的C#实现方法,如下:

CalUtility.cs

using System;
namespace Calculate
{
 
/// <summary>
 
/// CalUtility 的摘要说明。
 
/// 读算式辅助工具
 
/// </summary>


 
public class CalUtility
 
{
  System.Text.StringBuilder StrB;
  
private int iCurr=0;
  
private int iCount=0;

  
/// <summary>
  
/// 构造方法
  
/// </summary>


  
public CalUtility(string calStr)
  
{
   StrB 
= new System.Text.StringBuilder(calStr.Trim());
   iCount 
= System.Text.Encoding.Default.GetByteCount(calStr.Trim());
  }


  
/// <summary>
  
/// 取段,自动分析数值或计算符
  
/// </summary>
  
/// <returns></returns>


  
public string getItem()
  
{
   
//结束了
   if(iCurr==iCount)
    
return "";
   
char ChTmp = StrB[iCurr];
   
bool b=IsNum(ChTmp);
   
if(!b)
   
{
    iCurr
++;
    
return ChTmp.ToString();
   }

   
string strTmp="";
   
while(IsNum(ChTmp)==&& iCurr<iCount)
   
{
    ChTmp 
= StrB[iCurr];
    
if(IsNum(ChTmp)==b)
     strTmp 
+=ChTmp;
    
else
     
break;
    iCurr
++;
   }

   
return strTmp;
  }


  
/// <summary>
  
/// 是否是数字
  
/// </summary>
  
/// <param name="c">内容</param>
  
/// <returns></returns>


  
public bool IsNum(char c)
  
{
   
if((c>=0’ && c<=9’)|| c==’.’)
   
{
    
return true;
   }

   
else
   
{
    
return false;
   }

  }


  
/// <summary>
  
/// 是否是数字
  
/// </summary>
  
/// <param name="c">内容</param>
  
/// <returns></returns>


  
public bool IsNum(string c)
  
{
   
if(c.Equals(""))
    
return false;
   
if((c[0]>=0’ && c[0]<=9’)|| c[0]==’.’)
   
{
    
return true;
   }

   
else
   
{
    
return false;
   }

  }


  
/// <summary>
  
/// 比较str1和str2两个运算符的优先级,ture表示str1高于str2,false表示str1低于str2
  
/// </summary>
  
/// <param name="str1">计算符1</param>
  
/// <param name="str2">计算符2</param>
  
/// <returns></returns>


  
public bool Compare(string str1,string str2)
  

   
return getPriority(str1)>=getPriority(str2);
  }


  
/// <summary>
  
/// 取得计算符号的优先级
  
/// </summary>
  
/// <param name="str">计算符</param>
  
/// <returns></returns>


  
public int getPriority(string str)
  
{
   
if(str.Equals(""))
   
{
    
return -1;
   }

   
if(str.Equals("("))
   
{
    
return 0;
   }

   
if(str.Equals("+")||str.Equals("-"))
   
{
    
return 1;
   }

   
if(str.Equals("*")||str.Equals("/"))
   
{
    
return 2;
   }

   
if(str.Equals(")"))
   
{
    
return 0;
   }

   
return 0;
  }

 }

}


IOper.cs
using System;

namespace Calculate
{
 
/// <summary>
 
/// IOper 的摘要说明。
 
/// 计算符接口
 
/// </summary>


 
public interface IOper
 
{
  
/// <summary>
  
/// 计算符计算接口计算方法
  
/// </summary>
  
/// <param name="o1">参数1</param>
  
/// <param name="o2">参数2</param>
  
/// <returns></returns>

  object Oper(object o1,object o2);
 }

}


Opers.cs
using System;

namespace Calculate
{
 
/// <summary>
 
/// Opers 的摘要说明。
 
/// 各类计算符的接口实现,加减乘除
 
/// </summary>


 
public class OperAdd:IOper
 
{
  
public OperAdd()
  
{
   
//
   
// TODO: 在此处添加构造函数逻辑
   
//
  }

  
IOper 成员

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