c++ 写一个复数计算器

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源代码在文末

高中学算法后，一直想写一个有用的 的程序，比如说计算器。
百度了一圈后发现复数计算器，貌似还没人写。那就写这个吧
当然，目前这个计算器还存在一些小问题，我也不一定会再改了 (^▽)
但我觉得，还是有一定参考价值的
参考博客 “中序表达式”转换为“前序表达式”、“后序表达式”

大概需要的知识：
1.栈的概念
2.类的相关操作

一个计算器的类，应该有这三个功能：
1.输入一个表达式
2.开始计算
3.打印答案

由这三个功能，再思考具体的实现：
1.我应该怎么输入数据？
2.我该怎么存数据？
3.我该怎么打印答案？
4.我应该用什么算法？
5.怎么设计用户界面？
6.怎么测试？（建议实现每一个功能就独立测试一下）

第二版代码如下：现在修复了：不能直接输入负数和答案为0时无输出的bug
准备：添加输入角度与函数，更新菜单说明

全部代码大约500行

//calculator.h
#ifndef CALCULATOR_H
#include<string>
using namespace std;struct element
{bool type;     //false 表示这个是数字，true 表示这个是操作double a, b; //复数的实部和虚部int op;           //从 0 开始定义 分别为： 左括号、右括号、加、减、乘、除
};
class calculator
{static const int MAX_NUM = 10086;     //假设最多100086个操作数或操作符static const int priority[6];           //各运算符优先级
private:element all_element[MAX_NUM];           //下标[0,element_num)int element_num;                     //有多少个元素int p_o_e_num;                          //先序表达式有多少个元素int stack_num;                         //栈里面带的元素int middel_order_expression[MAX_NUM];  //中序表达式int preorder_expression[MAX_NUM];        //先序表达式int stack[MAX_NUM];                      //中序转先序需要用一个栈,从1开始放；计算过程也需要一个栈element ans;                           //该计算式的答案void get_m_o_e();                      //得到中序表达式void get_p_o_e();                      //得到先序表达式public:calculator();                   //默认构造函数bool get(string);               //接受一个计算表达式并保存为中序表达式,如果表达式有语法错误，则返回falsevoid print(int i);               //打印计算表达式(0 为中序，其它为前序)void calculate();              //开始计算void print_ans();             //得到答案void clear();                 //清除上次运算string element_to_string(element&);     //将一个element 变成stringbool Greater_than_equal_to_or_equal_to(element , element );
};#endif // !CALCULATOR_H

//calculator.cpp
#include<cmath>
#include<string>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<iomanip>
#include"calculator.h"
using namespace std;const int calculator::priority[6] = { 666,666,0,0,1,1 };calculator::calculator()
{clear();
}
bool calculator::get(string t)
{int amazing = 0;  //括号数int tl = int (t.length());//依次处理字符for (int i = 0; i < tl; i++){//处理完一个元素后，i 指向元素末尾//大胆地把一个复数拆成一个实数加一个纯虚数//负数 （当负号前面不是一个数字时，既判定为负数）if (t[i] == '-' && (t[i - 1] < '0' || t[i-1] > '9' )){i++;//处理实数if (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9'){all_element[element_num].type = false;double tsum = 0;int p1 = 10;   //整数部分的权double p2 = 0.1;//小数部分的权do{tsum = tsum * p1 + t[i] - '0';i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');if (t[i] == '.'){i++;do{tsum = tsum + (t[i] - '0')*p2;p2 *= 0.1;i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');}all_element[element_num].a = -tsum;i--;//cout << i <<" is "<< all_element[element_num].a << 'j' << all_element[element_num].b << endl;}//处理虚数else {all_element[element_num].type = false;i++;double tsum = 0;int p1 = 10; //整数部分的权double p2 = 0.1;//小数部分的权do{tsum = tsum * p1 + t[i] - '0';i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');if (t[i] == '.'){i++;do{tsum = tsum + (t[i] - '0')*p2;p2 *= 0.1;i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');}all_element[element_num].b = tsum;i--;}}else{//处理实数if (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9'){all_element[element_num].type = false;double tsum = 0;int p1 = 10; //整数部分的权double p2 = 0.1;//小数部分的权do{tsum = tsum * p1 + t[i] - '0';i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');if (t[i] == '.'){i++;do{tsum = tsum + (t[i] - '0')*p2;p2 *= 0.1;i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');}all_element[element_num].a = tsum;i--;//cout << i <<" is "<< all_element[element_num].a << 'j' << all_element[element_num].b << endl;}//处理虚数else if (t[i] == 'j'){all_element[element_num].type = false;i++;double tsum = 0;int p1 = 10;  //整数部分的权double p2 = 0.1;//小数部分的权do{tsum = tsum * p1 + t[i] - '0';i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');if (t[i] == '.'){i++;do{tsum = tsum + (t[i] - '0')*p2;p2 *= 0.1;i++;} while (t[i] >= '0'&&t[i] <= '9');}all_element[element_num].b = tsum;i--;}//处理其他操作else{all_element[element_num].type = true;int op_type;switch (t[i]){case '(':op_type = 0;amazing++;break;case '（':op_type = 0;amazing++;break;case ')':op_type = 1;amazing++;break;case '）':op_type = 1;amazing++;break;case '+':op_type = 2;break;case '-':op_type = 3;break;case '*':op_type = 4;break;case '/':op_type = 5;break;default:return false;break;}all_element[element_num].op = op_type;}}//显然，现在的元素数量要加一个了element_num++;}p_o_e_num = element_num - amazing;//得到中序表达式get_m_o_e();//得到先序表达式get_p_o_e();return true;
}void calculator::print(int choice)
{int *p = (choice == 0 ? middel_order_expression : preorder_expression);int t = (choice == 0 ? element_num : p_o_e_num);for (int i = 0; i < t; i++){//如果是操作if (all_element[p[i]].type){char op_type;switch (all_element[p[i]].op){case 0:op_type = '(';break;case 1:op_type = ')';break;case 2:op_type = '+';break;case 3:op_type = '-';break;case 4:op_type = '*';break;case 5:op_type = '/';break;default:cout << "what?" << endl;return ;break;}cout << op_type;}//如果是数字else{//cout 默认输出double 的六位小数//这里由于参考资料上写double 有效位数为15 位， 故设之//默认实部或者虚部是0，则不输出实部或虚部if (all_element[p[i]].a != 0){cout << setprecision(15) << all_element[p[i]].a;if (all_element[p[i]].b != 0){cout << "+j" << setprecision(15) << all_element[p[i]].b;}}else{if (all_element[p[i]].b != 0){cout << "j" << setprecision(15) << all_element[p[i]].b;}else{cout << '0';}}}}cout << endl;
}void calculator::calculate()
{//计算会改变前序表达式和所有元素，所以在计算完在查看元素或表达式就会得到错误结果for (int i = p_o_e_num - 1 ; i >= 0; i--){double ttt;if (all_element[preorder_expression[i]].type){all_element[preorder_expression[i]].type = false; //这个操作的结果存在这//下面的式子写的长了一点switch (all_element[preorder_expression[i]].op){case 2:                // +all_element[preorder_expression[i]].a = all_element[stack[stack_num]].a + all_element[stack[stack_num - 1]].a;all_element[preorder_expression[i]].b = all_element[stack[stack_num]].b + all_element[stack[stack_num - 1]].b;stack_num -= 2;break;case 3:              // -all_element[preorder_expression[i]].a = all_element[stack[stack_num]].a - all_element[stack[stack_num - 1]].a;all_element[preorder_expression[i]].b = all_element[stack[stack_num]].b - all_element[stack[stack_num - 1]].b;stack_num -= 2;break;case 4:             // *all_element[preorder_expression[i]].a = all_element[stack[stack_num]].a * all_element[stack[stack_num - 1]].a - all_element[stack[stack_num]].b * all_element[stack[stack_num - 1]].b;all_element[preorder_expression[i]].b = all_element[stack[stack_num]].b * all_element[stack[stack_num - 1]].a + all_element[stack[stack_num]].a * all_element[stack[stack_num - 1]].b;stack_num -= 2;break;case 5:                // /ttt = all_element[stack[stack_num - 1]].a * all_element[stack[stack_num - 1]].a + all_element[stack[stack_num - 1]].b * all_element[stack[stack_num - 1]].b;all_element[preorder_expression[i]].a = (all_element[stack[stack_num]].a * all_element[stack[stack_num - 1]].a + all_element[stack[stack_num]].b * all_element[stack[stack_num - 1]].b)/ ttt;all_element[preorder_expression[i]].b = (all_element[stack[stack_num]].b * all_element[stack[stack_num - 1]].a - all_element[stack[stack_num]].a * all_element[stack[stack_num - 1]].b)/ ttt;stack_num -= 2;break;default:cout << "见鬼了" << endl;return;break;}}stack[++stack_num] = preorder_expression[i];/*look look stackcout << stack_num << endl;cout << all_element[stack[3]].a << " + j " << all_element[stack[3]].b << endl;cout << all_element[stack[2]].a << " + j " << all_element[stack[2]].b << endl;cout << all_element[stack[1]].a << " + j " << all_element[stack[1]].b << endl;*/}ans = all_element[preorder_expression[0]];
}void calculator::print_ans()
{if (ans.a != 0){cout << setprecision(15) << ans.a;if (ans.b != 0){if (ans.b > 0){cout << "+j" << setprecision(15) << ans.b;}else{cout << "-j" << setprecision(15) << -ans.b;}}}else{if (ans.b != 0){if (ans.b > 0){cout << "+j" << setprecision(15) << ans.b;}else{cout << "-j" << setprecision(15) << -ans.b;}}else{cout << '0';}}cout << endl;//角度制cout << "角度制为： " << sqrt(ans.a*ans.a + ans.b*ans.b);cout << '<' << atan2(ans.b, ans.a) * 180 / acos(-1) << endl;
}void calculator::clear()
{element_num = 0;p_o_e_num = 0;stack_num = 0;ans.type = 0;ans.a = 0;ans.b = 0;memset(all_element,0,sizeof(all_element));memset(middel_order_expression, 0, sizeof(middel_order_expression));memset(preorder_expression, 0, sizeof(preorder_expression));memset(stack, 0, sizeof(stack));
}void calculator::get_m_o_e()
{//现在的all_element 就是中序表达式for (int i = 0; i < element_num; i++){middel_order_expression[i] = i;}
}void calculator::get_p_o_e()
{/*Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)http://www.CodeHighlighter.com/-->中序表达式转前序表达式步骤1、反转输入字符串，如“2*3/(2-1)+3*(4-1)” 反转后为“ )1-4(*3+)1-2(/3*2”，2、从字符串中取出下一个字符　　2.1.如果是操作数，则直接输出　　2.2.如果是“)”，压入栈中　　2.3.如果是运算符但不是“(”，“)”,则不断循环进行以下处理　　　　2.3.1.如果栈为空，则此运算符进栈，结束此步骤　　　　2.3.2.如果栈顶是“)”,则此运算符进栈，结束此步骤　　　　2.3.2.如果此运算符与栈顶优先级相同或者更高，此运算符进栈，结束此步骤　　　　2.3.4.否则，运算符连续出栈，直到满足上述三个条件之一，然后此运算符进栈　　2.4、如果是“(”，则运算符连续出栈，直到遇见“)”为止,将“)”出栈且丢弃之3、如果还有更多的字符串，则转到第2步4、不在有未处理的字符串了，输出栈中剩余元素5、再次反转字符串得到最终结果*/int t = 0;    //放先序表达式的位置for (int i = element_num - 1; i >= 0; i--){if (all_element[i].type == false){preorder_expression[t] = i;t++;}          else if (all_element[i].op == 1)  // ）{stack[++stack_num] = i;}else if (all_element[i].op != 0 && all_element[i].op != 1){while(1){ if (stack_num == 0){stack[++stack_num] = i;break;}else if (all_element[stack[stack_num]].op == 1){stack[++stack_num] = i;break;}else if (Greater_than_equal_to_or_equal_to(all_element[i], all_element[stack[stack_num]])){stack[++stack_num] = i;break;}else{preorder_expression[t] = stack[stack_num];--stack_num;t++;}}}else{while (stack_num && all_element[stack[stack_num]].op != 1){preorder_expression[t] = stack[stack_num];--stack_num;t++;}--stack_num;}}while (stack_num > 0){preorder_expression[t] = stack[stack_num];--stack_num;t++;}int temp;for (int i = 0; i <= (p_o_e_num - 1) / 2; i++){temp = preorder_expression[i];preorder_expression[i] = preorder_expression[p_o_e_num - 1 - i];preorder_expression[p_o_e_num - 1 - i] = temp;}
}string calculator::element_to_string(element &t)
{if (t.type){string op_type;switch (t.op){case 0:op_type = '(';break;case 1:op_type = ')';break;case 2:op_type = '+';break;case 3:op_type = '-';break;case 4:op_type = '*';break;case 5:op_type = '/';break;default:cout << "what?" << endl;return to_string(t.op);break;}return op_type;}//未实现精度问题string tans = "";if (t.a != 0){tans += to_string(t.a);if (t.b != 0){tans += "+j";tans += to_string(t.b);}}else{if (t.b != 0){tans += "j";tans += to_string(t.b);}}return tans;
}bool calculator::Greater_than_equal_to_or_equal_to(element a, element b)
{return priority[a.op] >= priority[b.op];
}

//main.cpp
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<string>
#include"calculator.h"
using namespace std;
int main()
{calculator cs;string t;cout << "复数计算器（第二版）" << endl<< "1.输入需要计算的式子，回车将显示答案，ctrl + z 退出程序" << endl<< "2.复数请表示为a+jb 的形式(b 若小于0，则写成a - j abs(b) )" << endl<< "3.目前还不支持直接输入角度和函数，以后版本会添加这个功能（也可能会忘了有这回事）" << endl;while (cin >> t){cs.get(t);cs.calculate();cs.print_ans();cs.clear();}system("pause");return 0;
}

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