C++计算器程序课程设计

1、荆楚理工学院课程设计成果 学院: 计算机工程学院 班 级: 14计算机科学与技术<2>班 学生姓名: 杨悦 学 号: 2014404010215 设计地点（单位）: 设计题目: 模拟计算器程序 完成日期： 2016 年 6 月 30 日 指导教师评语: _成绩(五级记分制): 教师签名: 目 录1 设计任务11.1设计目的11.2设计内容11.3设计指标或者要求12 设计过程12.1程序功能12.2程序流程图33软件运行或者测试结果44 软件设计过程中遇到的问题以及解决办法65 总结6参考文献6附录（程序源代码）71 设计任务1.1设计目的运用所学C+知识，完成模拟计算器程序，通过

2、实践加强对所学知识的理解和巩固。1.2设计内容设计一个程序来模拟一个简单的手持计算器。程序支持幂运算、算术运算+、-、*、/、=、以及Black（清除）、Esc（全清除）等操作。1.3设计指标或者要求程序运行时，显示一个窗口，等待用户输入，用户可以从键盘输入要计算的表达式，输入的表达式显示在窗口中，用户键入“=” 符号回车后，窗口显示出结果。2 设计过程通过对微软附件计算器软件进行调研、分析，研究，使用。我们了解到了作为一个计算器所应该的一些简单功能，我们知道了怎样使编写的计算器程序向微软附件计算器靠拢。其中计算器软件的主要功能是： 1）可以进行加减乘除四则运算2）可以实现科学计算器

3、的部分计算功能3）可以进行清零运算 4）可以进行退格键运算 5）可以进行连续计算2.1程序功能void menu();/位于calculate函数后面的菜单函数声明void guide();/位于主函数后面的指导函数的声明double D_Operate(double x,char op,double y)/双目运算符的运算定义double S_Operate(char op,double x)/前缀单目运算符的运算定义char Precede(char op1,char op2) /判断符号的优先级 op1在返回的结果符的左边 op2在右边/用于判定运算符的优先级 以决定

4、是把运算符压栈 还是把栈内的运算符弹出来进行计算int match(string s)/栈结构的括号匹配检测函数class NUMstack/运算数栈 void start()/初始化栈清空栈顶指针置底 for(int i=0;i<1000;i+) numi=0; top=0; class OPERstack/运算符栈 public: char oper1000; int top; void start()/初始化函数栈清空栈底放一"="用于判定算式结束 oper0='=' for(int i=1;i<1000;i+) operi=NULL; t

5、op=1;/栈顶指针置于栈底的上一位 void calculate(string equation)/算式计算函数（关键函数） NUMstack number;/定义运算数栈变量number OPERstack oper;/定义运算符栈变量oper number.start(); oper.start();/把两个栈初始化number.numnumber.top=tt;/运算结果压回原来yuan1在栈内的位置 number.lift();/提升指针 temp1=oper.getTop(); rep=Precede(temp1,temp2);/再判优先级rep=Precede(temp1,tem

6、p2);/双目运算符的计算if(number.num0=ceil(number.num0) cout<<equation<<number.num0<<endl; else cout<<equation<<fixed<<setprecision(8)<<number.num0<<endl;/输出结果控制精度8位小数 /调试时检查运算结束后站内情况的代码段void menu()/菜单函数 cin>>go_on;/可以循环进行算式计算运行程序2.2程序流程图进入界面，输入第一个操作数输入“=”

7、键，输出运算结果选择计算算式选择，进行运算根据所选功能，选择下一个操作数显示运算结果3软件运行或者测试结果进入界面输入“1”，查看说明按任意键，返回界面，并输入“2”输入算式“(2+3)*10/2=”输入“y”后，继续输入算式“(1+2/3=”4 软件设计过程中遇到的问题以及解决办法经过大约一个星期的设计，计算器基本完毕。在本次课程设计中困难遇到不少，比如如何对输入的一个字符数组中的单个字符进行整型运算、如何能循环菜单、如何倒叙输出等。由于设计时间较短，所以该计算器还有很多不尽如人意的地方，比如功能不够完善、函数不够完整等多方面问题。在这次系统开发的过程中，我深深体会到了做一个系统，首先要进行

8、需求分析的重要性，也了解到了制作一个软件的不易。5 总结通过本次课程设计学到了很多东西，对于c+对象的含义有了进一步的认识。学习不能只是停留在表面，此次课程设计为以后的学习积累了经验，设计不比编写容易，只有一个好的规划才能写出好的程序。不过也通过本次发现了自己的不足之处。总是：本次课程设计受益匪浅，动手能力大大增强。参考文献1李素若.C+面向对象程序设计.北京：中国水利水电出版社，2013.2郑莉，傅仕星编，C+面向对象程序设计，清华大学出版社，2003年9.3谭浩强编，C+面向对象程序设计，清华大学出版社，2005年7月.4李师贤等译，C+精髓，机械工业出版社，2002年8月.5Davis

9、Chapman，学用Visual c+ 6.0，清华大学出版社，2001年7月出版6郑莉，傅仕星编，C+语言面向对象程序设计习题与实验指导，清华大学出版社，2003年9月.附录（程序源代码）#include<iostream>#include<cmath>#include<string>#include<iomanip>using namespace std;void menu();/位于calculate函数后面的菜单函数声明void guide();/位于主函数后面的指导函数的声明double D_Operate(doub

10、le x,char op,double y)/双目运算符的运算定义 double a;/计算结果 switch(op) case'+': a=x+y;break; case'-': a=x-y;break; case'*': a=x*y;break; case'/': a=x/y;break; case'': a=pow(x,y);break;/幂运算包括乘方和开方 /因为都是利用double进行运算 因此不定义取模运算 return a;double S_Operate(char op,double x)/前缀单

11、目运算符的运算定义 double a;/计算结果 switch(op) case's': a=sin(x);break; case'c': a=cos(x);break; case't': a=tan(x);break; case'l': a=log10(x);break;/以10为底的对数 case'n': a=log(x);break;/以e（2.718281828）为底的对数 case'_': a=-x;break;/取负用下划线代替负号 定义为一元运算 return a;char Prece

12、de(char op1,char op2) /判断符号的优先级 op1在返回的结果符的左边 op2在右边/用于判定运算符的优先级 以决定是把运算符压栈 还是把栈内的运算符弹出来进行计算 if(op1='+'|op1='-')&&(op2='+'|op2='-'|op2=')'|op2='=')| (op1='*'|op1='/')&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2

13、='/'|op2=')'|op2='=') |(op1=''&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2='/'|op2=')'|op2='='|op2='s'|op2='c'|op2='t'|op2='_'|op2='l'|op2='n') |(op1='_'|op1='s'|

14、op1='c'|op1='t'|op1='l'|op1='n')&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2='/'|op2=')'|op2='='|op2='s'|op2='c'|op2='t'|op2='_'|op2='l'|op2='n') return '>'/上述情况下 栈顶运算

15、符优先级高于待定运算符 需弹栈 if(op1='('&&op2=')')|(op1='='&&op2='=') return '=' else return '<'int illegal_char(string s,int i)/非法输入字符判定函数 int j=0; while(j<i) if(sj>='0'&&sj<='9') j+; else if(sj='+'|sj=

16、9;-'|sj='*'|sj='/'|sj='.'|sj='('|sj=')'|sj=''|sj='!'|sj='e'|sj='_') j+; else if(sj='p'&&sj+1='i')|(sj='l'&&sj+1='n') j+=2; else if(sj='s'&&sj+1='i'&

17、&sj+2='n')|(sj='c'&&sj+1='o'&&sj+2='s')|(sj='t'&&sj+1='a'&&sj+2='n')|(sj='l'&&sj+1='o'&&sj+2='g') j+=3; /以上都是标准的数字字符和运算符 如若存在其他形式的字符 则是非法输入 else cout<<"程序终止，

18、存在非法的字符输入！"<<endl; return 0; return 1;/没有非法字符 返回1 否则返回0int match(string s)/栈结构的括号匹配检测函数 int i=0,top=0; char stack50; while(si!='0') if(si='(') stacktop=si; top+; /push 左括号压入栈内 if(si=')') if(stacktop-1='(') int a=i+1; stacktop-1=NULL; top-; /把与右括号匹配的左括号弹掉 el

19、se cout<<"括号输入有误"<<endl; return 0;/多了右括号 括号失陪 返回非法 /pop'(' i+; if (top!=0) cout<<"括号输入有误"<<endl; return 0;/多了左括号 括号失陪 返回非法 return 1;/返回合法class NUMstack/运算数栈 public: double num1000; int top; void start()/初始化栈清空栈顶指针置底 for(int i=0;i<1000;i+) numi=0

20、; top=0; void push(char a)/因为有多位数的运算因此不能一压栈就提升栈顶指针 numtop=numtop*10+(a-'0');/把字符转成数因为每次入栈之前要乘10 所以初始化要清0 double pop() top-; double number=numtop; numtop=0; return number; /弹栈函数 弹掉栈顶元素 栈顶归0 top指针下降 double getTop()/取栈顶元素但不必弹栈 return numtop-1; void lift()/提升top指针的函数 top+;class OPERstack/运算符栈 pu

21、blic: char oper1000; int top; void start()/初始化函数栈清空栈底放一"="用于判定算式结束 oper0='=' for(int i=1;i<1000;i+) operi=NULL; top=1;/栈顶指针置于栈底的上一位 void push(char a) opertop=a; top+;/与数字栈不同一压栈就可以提升指针 char pop() top-; char op=opertop; opertop=NULL; return op;/弹出计算符 用于计算 char getTop() return oper

22、top-1;/取栈顶符号 但不弹栈 可用于判定优先级 ; void calculate(string equation)/算式计算函数（关键函数） NUMstack number;/定义运算数栈变量number OPERstack oper;/定义运算符栈变量oper number.start(); oper.start();/把两个栈初始化 int i=0,len=0,k; char p,sig; double yuan1,yuan2; while(equationi!='0') len+; i+; /计算等式长度len if(equationlen-1!='=

23、9;) cout<<"输入有误没有输入终止符号-等号“=”"<<endl; return;/检测有没有结束符等号"=" int le; le=illegal_char(equation,len-1); if(le=0) return;/有非法字符 不进行后续计算 le=match(equation); if(le=0) return;/括号匹配非法 不进行后续计算 for(i=0;i<len;i+)/初步确定合法后开始计算算式 if(equationi='!')/阶乘是后缀单目运算符单独进行计算 yuan1=

24、number.pop();/弹出栈顶元素做阶乘 if (yuan1=0) number.numnumber.top=0;/0的阶乘为0 压结果入栈 number.lift(); else number.numnumber.top=1; for(k=1;k<=yuan1;k+)/阶乘循环 number.numnumber.top=k*number.numnumber.top; number.lift();/结果入站 else if(equationi>='0'&&equationi<='9') number.push(equati

25、oni);/压数字字符入栈 if(equationi+1<'0'|equationi+1>'9')&&equationi+1!='.') number.lift();/当整个多位运算数读取完毕后，运算数栈栈顶指针才能提升 else if(equationi='p') number.numnumber.top=3.1415926536;/pi值即 圆周率 要压入数字栈 number.lift(); i+;/pi是两个字符所以要移动扫描算式的指针往后跳一个 else if(equationi='e&

26、#39;) number.numnumber.top=2.718281828459;/e 自然对数底数 压入运算数栈 number.lift(); else if(equationi='.')/小数压栈代码 int x=1; while(equationi+x>='0'&&equationi+x<='9') number.numnumber.top+=(equationi+x-'0')/pow(10,x);/第x位小数入栈 x+; x-; number.lift(); i=i+x; else if(eq

27、uationi='(') oper.push(equationi);/左括号无条件压栈 else/数 阶乘左括号判断完毕后其他运算符的分类讨论 if(oper.top=1)/运算符栈为空运算符可以无条件入栈 if(equationi='l'&&equationi+1='o') oper.push('l'); else if(equationi='l'&&equationi+1='n') oper.push('n');/因为log和ln都是小写字母l开头

28、所以要分情况讨论 else oper.push(equationi); else/运算符栈不为空则要进行优先级判断 char temp1=oper.getTop();/取出栈顶符号 char temp2;/待入栈符号 if(equationi='l'&&equationi+1='o') temp2='l' else if(equationi='l'&&equationi+1='n') temp2='n'/log与ln的再次讨论 else temp2=equationi

29、; p=Precede(temp1,temp2); if(p='<') oper.push(temp2);/栈顶符优先级较低现在待定的运算符就可以入栈了 if(p='>'|p='=') char rep=p;/当栈顶符优先级不低于待入栈的符号 则运算符栈不停地弹栈 /进行运算直到低于待入栈符号为止 rep用于记录比较结果 要多次进行判断 while(rep='>'|p='=')&&(oper.top-1>0) sig=oper.pop(); yuan1=number.pop(

30、); yuan2=number.getTop();/靠前的一个运算数只要取得不要弹出来 if(sig='/'&&yuan1=0)/yuan1是双目运算符后面的第二运算元 cout<<"计算时出错！出现了除数为0的情况！"<<endl; return; if(sig=''&&yuan2<0&&yuan1>0&&yuan1<1&&(static_cast <int>(1/yuan1)%2=0) /对负数开偶次根号的

31、限制 cout<<"计算时出错！出现了负数开偶次根号的情况！"<<endl; return; if(sig='_'|sig='s'|sig='c'|sig='t'|sig='l'|sig='n')/若为前缀单目运算符 double tt; tt=S_Operate(sig,yuan1); number.numnumber.top=tt;/运算结果压回原来yuan1在栈内的位置 number.lift();/提升指针 temp1=oper.getTop();

32、 rep=Precede(temp1,temp2);/再判优先级 else number.num(number.top)-1=D_Operate(yuan2,sig,yuan1); temp1=oper.getTop(); rep=Precede(temp1,temp2);/双目运算符的计算 if(equationi=')')/如果栈外符是右括号要把与之匹配的左括号弹出栈外 oper.pop(); else if(equationi='l'&&equationi+1='o') oper.push('l');/代表l

33、og的l else if(equationi='l')&&(equationi+1='n') oper.push('n');/代表ln的n else oper.push(equationi); if(equationi='s'|equationi='c'|equationi='t'|(equationi='l'&&equationi+1='o') i=i+2; if(equationi='l'&&equa

34、tioni+1='n') i+; /对于不止一个字符的运算符 sin log ln等等 要移动扫描算式的指针 往后跳一个或两个 if(number.num0=ceil(number.num0) cout<<equation<<number.num0<<endl; else cout<<equation<<fixed<<setprecision(8)<<number.num0<<endl;/输出结果控制精度8位小数 /调试时检查运算结束后站内情况的代码段void menu()/菜单函数

35、 cout<<"实数型科学算式计算器"<<endl; cout<<"(荆楚理工学院215 杨悦)"<<endl; cout<<endl; cout<<"欢迎使用o(_)o !"<<endl; cout<<"请选择你需要的功能：（0，1或者2）"<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"1.使用说明"<<

36、;endl; cout<<"2.计算算式"<<endl; cout<<"0.退出程序"<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"你的选择是：" int choice; cin>>choice; switch(choice) case 0:return; case 1:guide();break; case 2: system("cls"); char go_on='y' string equation; while(go_on='y') cout<<endl<<endl<<"请输入算式，