C語言如何實現數學表達式運算

C語言如何實現數學表達式運算，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

大家分享了C語言實現數學表達式運算的具體代碼，具體內容如下

1、開發思路： （假設有表達式 2 * 3 * ( 1 + 2) ）

數字要一個一個取出放在內存中，根據相鄰前后2個計算符號，判斷是否要取出數字進行計算，2個數字的計算值重新放在內存中且順序放置。考慮使用棧這種數據結構去保存數字和符號，用2個棧，1個棧保存數字，一個棧保存運算符號。

2、因要使用棧這種數據結構，本代碼使用純C語言開發，故先編寫棧的代碼，參考：
c語言實現通用數據結構（三）：通用椎棧

3、重要處理邏輯

（1）如何判斷前后2個運算符的優先級關系

（2）如何字符轉換為數字

因鍵盤輸入的內容為字符類型，需要判斷輸入的字符類型且進行必要轉換
ASCII碼表，表頭依次為：二進制 十進制 十六進制 字符

（3）如何判斷表達式處理完畢

默認先預置一個符號#，輸入內容2 * 3 * ( 1 + 2)# ，當符號棧內為#，且當前處理的字符為#。則表達式處理完畢。

4、代碼實現

#define _CRT_SECURE_NO_DEPRECATE

#define _CRT_SECURE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_NAMES 1

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include "myStack.h"

// 判斷是否操作符
int ifOp(char c) {
    switch (c) {
    case '+':
        return 1;
    case '-':
        return 1;
    case '*':
        return 1;
    case '/':
        return 1;
    case '(':
        return 1;
    case ')':
        return 1;
    case '#':
        return 1;
    default:
        break;
    }
    return 0;
}

int findOffset(char * str,char c,int len) {
    for (int i = 0; i < len;i++) {
        if (str[i] == c) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

//判斷任意相繼出現的2個運算符的優先級
char yxji(char op1,char op2) {
    char ops[] = "+-*/()#";
    char oplist[7][7] = { 
        ">><<<>>",
        ">><<<>>",
        ">>>><>>",
        ">>>><>>" ,
        "<<<<<=&",
        ">>>>&>>",
        "<<<<<&="};
    int len = sizeof(ops) / sizeof(char);
    return oplist[findOffset(ops,op1, len)][findOffset(ops, op2, len)];
}

//基礎運算 a-第1個數  b-第2個數
void baseOp(char op,int a,int b,int * value) {
    printf("baseOp %d %c %d",a,op,b);
    //int value = 0;
    //int* p = &value;
    switch (op) {
    case '+':
        *value = a + b;
        break;
    case '-':
        *value = a-b;
        break;
    case '*':
        *value = a*b;
        break;
    case '/':
        *value = a/b;
        break;
    default:
        printf("運算符不合法");
        exit(1);
    }
}

//轉換字符為數字
void transValue(char  c,int * v) {
    if (c > 47 && c < 58) {
        *v =  (c - 48);
    }
}

void printstack(MyStack * stack1,MyStack * stack2) {
    int len1 = myListGetSize(stack1);
    int len2 = myListGetSize(stack2);
    printf("stack1值：");
    for (int i = 0; i < len1;i++) {
        char* m = (char*)myListGetDataAt(stack1,i );
        printf("%c ", *m);
    }
    printf("\nstack2值：");
    for (int i = 0; i < len2; i++) {
        int* m = (int*)myListGetDataAt(stack2, i);
        printf("%d(%p) ", *m,m);
    }
    printf("\n");
}

// 計算,該方法只能對數字 0-9 運算(可掌握棧、指針的使用)
// 2*3*(1+2)#
void calculate(char bds[]) {
    int i = 0;
    char flag = '#';
    MyStack* stack1 = createMyStack();//stack1中放運算符
    myStackPush(stack1, &flag);
    MyStack* stack2 = createMyStack();//stack2中放數字
    //char c = bds[i]; // 等價于*(bds+i) 
    while (bds[i] != '#' || *(char*)myStackGetTop(stack1)!='#') {
        printstack(stack1,stack2);
        if (!ifOp(bds[i])) {
             /*
             *  這種寫法不行!
                 int vv = 0;
                 transValue(bds[i], &vv)
             */
            int* vu = (int*)malloc(sizeof(int));
            transValue(bds[i], vu);
            printf("is number:%d\n", *vu);//打印出數字
            myStackPush(stack2, vu);
            i++;
        }
        else {
            printf("is fuhao:%c\n", bds[i]);
            char * op1 = (char*)myStackGetTop(stack1);
            printf("top1 op:%c\n",*op1);
            if (*op1 == '#') {
                myStackPush(stack1, &bds[i]);
                i++;
                continue;
            }
            char res = yxji(*op1, bds[i]);
            printf("yxji:%c\n",res);
            switch (res) {
                case '>':{
                    char* curop = (char*)myStackPop(stack1);//取出當前運算符
                    printf("top2 op:%c\n", *op1);
                    int* b = (int*)myStackPop(stack2);//第2個運算數
                    int* a = (int*)myStackPop(stack2);//第1個運算數
                    /*
                    *  這種寫法不行! 
                        int value = 0;
                        baseOp(*curop,transValue(*a), transValue(*b),&value);
                    */
                    int* value = (int*)malloc(sizeof(int));
                    baseOp(*curop, *a, *b, value);
                    printf("=%d\n", *value);
                    myStackPush(stack2, value);
                    break;
                }
                case '<':
                    myStackPush(stack1, &bds[i]);
                    i++;
                    break;
                case '=': {
                    printf("()==");
                    myStackPop(stack1);//取出右括號 (
                    i++;
                    break;
                }
                default:
                    printf("表達式錯誤!");
                    exit(1);
            }
        }
    }
    int * valueRes = (int*)myStackPop(stack2);
    printf("計算結果值為:%d\n",*valueRes);

    freeMyList(stack1);
    freeMyList(stack2);
}

int main() {
    printf("輸入表達式：\n");
    char bds[50];
    scanf("%s",bds);// 數組變量名，傳入的相當于是數組第一個元素的地址。方法形參是個指針變量，指針變量才能存放地址
    calculate(bds);
    return 0;
}

5、代碼開發過程總結 (踩坑填坑真實記錄)
將符號轉為數字并把數字放入棧中，若寫為如下形式不行
int vv = 0;
transValue('1‘, &vv);
myStackPush(stack2, vv);
因為臨時變量地址始終不變，第2個值賦值后，等于是把已放入棧內的第一個值修改了（程序中通過打印出指針變量值，即變量的地址，發現地址確實沒變）
應該用如下方式：
int* vv= (int*)malloc(sizeof(int));
transValue('1‘, vv);
myStackPush(stack2, vv);
掌握指針用法很重要！此處記錄如下：

6. 代碼測試結果（開發環境：visual studio 2019）

關于C語言如何實現數學表達式運算問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。