概述
C语言 利用后缀表达式解析字符串
最近用98标准的C语言写了个解析字符串,类似于JavaScript中的eval函数,感觉挺实用(移植到了计算器上,可以画F(X,Y)==0这种图像了),特此分享一下,大家可以使用。
感谢这篇文章给的启发,不会转后缀表达式的可以看看这篇,写的很详细
https://www.cnblogs.com/chenying99/p/3675876.html
源代码在最底下!
功能就是:接受一个字符串(char*)表达式,返回表达式计算结果,float
–
1、支持的函数
逻辑表达式:
>,<,==(注意是双等于号),<=,>=,&(and),|(or),~(not)
数学运算符:
+,-,*,/,%(求模),^(乘方),!(阶乘),#(负号,一般会自动区分负号和减号)
符号:
括号,逗号
函数:
三角函数 sin(x) cos(x) tan(x) asin(x) acos(x) atan(x)
如果不在定义域则返回0
随机数 rand(x,y)(返回[x,y]间的整数,需要srand)
弧度转角度 deg(x) 角度转弧度 rad(x)
条件表达式 if(条件,x,y),其中当x非0,则返回表达式x的值,否则返回表达式y的值
对数 log(x,y)返回以x为底y的对数 ln(x)返回以e为底的自然对数
自然数的n次方 exp(x),返回e^x
最大最小值 max(x,y)返回表达式x和表达式y的较大的一个,min相反
取符号 sign(x) 如果x大于等于0,返回1,否则返回-1
四舍五入 round(x) 向下取整 floor(x)
绝对值 abs(x) 返回x的绝对值
开平方 sqrt(x) 返回x开平方的值
开n次方可以用运算符“ ^ ”代替
2、用法
#include<eval.c>
很简单,就一行
直接调用double eval(char* str);
其中str为表达式,以’ '结束
3、效果
计算0.5+6+3*5的结果为21.5
中间两行分别是中缀表达式和后缀表达式
计算sin(1.57)+cos(if(1>0,0,1))的结果为2.0(三角函数的精度不太好,凑合吧)
其中if(1>0,0,1),if函数接受3个参数,第一个参数是条件,显然条件成立,返回第二个参数(表达式)的结果的值,就是0,即计算sin(1.57)+cos(0)
注意到:sin在中缀表达式和后缀表达式被替换为了J
cos被替换为了K。
因为注意到单字符的方便性,就用replaceString()函数替换为单字符大写字符。所以,要注意不用让用户输入大写字母!
中间两行输出可以在代码中注释掉。
附几张移植到计算器上的解析字符串效果图
(画复杂函数图像的,例如sin(X)<cos(Y)这种函数的图像)
4、思路
这里我用例子解释。
假如用户输入“-sin(12.57)-cos(-6)”
规定:如果减号“-”出现在符号后面(不包括右括号)或者出现在字符串开头,就替换为负号“#”,负号是一元运算符,减号是二元运算符,所以有必要区分。
故原字符串被替换为“#sin(12.57)-cos(#6)”
由于sin,cos是多字符不好处理,则替换为单字符(这里我用A-Z),故替换为“#J(12.57)-K(#6)”
接下来只需要区分是符号还是数字即可。
读入#是符号
读入J是符号
读入(是符号(以上都是转后缀表达式的标准操作,不再赘述,详细可见开头推荐的博客)
读入1是数字,不确定是不是一个完整的数字,则存在number里,
读入2是数字,将原来的number*10+2。
读入.表明接下来的数字是小数部分了。
读入5,number+=pow(10,-1)*5
读入7,number+=pow(10,-2)*7
当读入符号或者到字符串末尾时,讲存的数字保存下来,并且清空。
以此类推
这样子符号和数字就被区分开了,并且转为后缀表达式了。
接下来就只需要运行后缀表达式的求值和控制好优先级了。
因为我这个算法的特殊性,以下的奇葩写法也能计算出正确结果:
sin7
7sin
(7)sin
如有需要,请读者自行编写语法分析。
5、源代码(符合c98标准)
详细请阅读代码中的注释
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
/**
* Developed by sandyz987
* Function 'eval'
* @param Expression string (chars' length <= MAX_SIZE)
* @return Answer : double
* @isError 0:no error 1:wrong number of decimal points 2:can't get top item at an empty stack 3:can't pop item at an empty stack(number of brackets is invalid?)
* 4:can't get priority 5:too many arguments 6:unexpect character 7:wrong number of arguments 8:math error
*/
#define PI 3.141592653
#define MAX_SIZE 1024
#define MAX_SIGN_NUM 26
#define MIN_NUM 1.0e-7
char *functionName[MAX_SIGN_NUM] = {">=", "<=", "!=", "==", ">", "<", "asin", "acos", "atan","sin", "cos", "tan", "rand", "deg", "if", "rad", "log", "ln", "exp", "min", "max", "sign", "round", "floor", "abs", "sqrt"};
char nameTran[MAX_SIGN_NUM] = {'A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'};
int namePriority[MAX_SIGN_NUM] = {2,2,2,2,2,2,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8,8};//function's priority
int nameArgNum[MAX_SIGN_NUM] = {2,2,2,2,2,2,1,1,1,1,1,1,2,1,3,1,2,1,1,2,2,1,1,1,1,1};//Number of arguments
char operator[] = {'+','-','*','/','^','!','%','(',')',',','&','|','~','#'};
int priority[] = {3,3,4,4,5,5,5,-4,-5,-1,1,0,5,8};//Operator' priority
int operatorArgNum[] = {2,2,2,2,2,1,2,0,0,1,2,2,1,1};//Number of arguments
//I didn't use the struct to build a stack because pointer can reduce readability.
char operatorS[MAX_SIZE] = {0};//Operator stack
int operatorSTop = -1;
int isError = 0;//0=no error
typedef struct sign{
int isOperator;//If isOperator == 0 use the num, else use the opera
double num;
char opera;
} SIGN;
SIGN signs[MAX_SIZE];int signsSize = 0;//To save the "infix expression" by using "struct SIGN"
SIGN reverseSigns[MAX_SIZE];int reverseSignsSize = 0;//To save the "Postfix Expression"
/*
* Example:
* if user input str = "1+2*3"
* the signs(Stack) store 5 item : [isOperator=0,num=1,opera='