【大学课程设计】计算器实现（附源码）
创始人
2024-04-07 16:58:00

🎈 作者：Linux猿

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目录

一、整体思路

二、思路解析

2.1 类设计

2.2 界面设计

2.3 表达式计算

三、计算器源码

四、总结

本篇文章使用 C++ 实现了一个简单的计算器，支持基本运算加减乘除，下面来详细讲解下 C++ 计算器的制作过程！

首先，先来看一下效果图：

图1 计算器动图演示

一、整体思路

整体的设计包含两个部分：界面的设计和表达式的计算。设计流程图如下所示：

图2 计算器流程图

二、思路解析

2.1 类设计

计算器类的设计如下所示：

/*** C++ 整数计算器*/
class SimpleCalculator {public:SimpleCalculator() {m['+'] = 1;m['-'] = 1;m['*'] = 2;m['/'] = 2;m['('] = 0;error = false;}//初始化操作void init() {system("chcp  65001"); //语言支持system("mode con cols=90 lines=30");//设置终端大小system("cls");}int calaulator();  //计算表达式int solve(int x,int y,char c);void hideCursor(); //隐藏光标void getCoord(int x, int y); //光标重定位，用于在光标处输出void color(int a);  //设置颜色void menu();bool isLegal(char ch);void printEdge();private:string expStr;bool error;stack s1;   //存储数字stack s2;   //存储符号map m;  //定义符号优先级
};

2.2 界面设计

界面的设计主要是主菜单的输出，实现如下所示：

//菜单
void SimpleCalculator::menu() {system("cls"); //清屏hideCursor();while(true) {system("cls"); //清屏printEdge();getCoord(55, 5); color(6); cout<<"计 算 器"; color(7);getCoord(28, 22); color(2); cout<<"说明：清除表达式请按 c 或 enter "; color(7);getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7);getCoord(28, 12); color(9); cout<<"请输入表达式："; color(7);cin>>expStr;int ans = calaulator();if (!error) {getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7); cout<<"表达式错误!"; color(7);} else {getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7); cout<

2.3 表达式计算

输入表达式的计算通过使用两个栈，一个存储数字，一个存储字符，如下所示：

//计算表达式
int SimpleCalculator::calaulator() {int len = expStr.size();int i = 0;error = true;while (i < len) {if (!isLegal(expStr[i])) {error = false;return -1;}if(expStr[i] >= '0' && expStr[i] <= '9') { // 如果是数字int num = 0;while (expStr[i] >= '0' && expStr[i] <= '9'){num = num * 10 + expStr[i] -'0';i++;}s1.push(num);} else {if (expStr[i] == '('){s2.push(expStr[i]);} else if (expStr[i] == ')') {if(!s2.size()) {error = false;return -1;}while (s2.top() != '(') {char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}s2.pop();} else {while(s2.size() && m[s2.top()] >= m[expStr[i]]){char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}s2.push(expStr[i]);}i++;}}//判断是否还有剩余的表达式while (s2.size()){char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}if (s2.size()) {error = false;}return s2.size() ? -1 : s1.top();
}

主要原理是通过两个栈，一个存储数字，一个存储字符，根据运算符优先级模拟表达式的计算，最后注意查看栈中是否还有剩余的表达式。

如果表达式正确，返回表达式计算的值，否则返回 -1。 

三、计算器源码

下面是C++计算器源码实现，如下所示： 

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;/*** C++ 整数计算器*/
class SimpleCalculator {public:SimpleCalculator() {m['+'] = 1;m['-'] = 1;m['*'] = 2;m['/'] = 2;m['('] = 0;error = false;}//初始化操作void init() {system("chcp  65001"); //语言支持system("mode con cols=90 lines=30");//设置终端大小system("cls");}int calaulator();  //计算表达式int solve(int x,int y,char c);void hideCursor(); //隐藏光标void getCoord(int x, int y); //光标重定位，用于在光标处输出void color(int a);  //设置颜色void menu();bool isLegal(char ch);void printEdge();private:string expStr;bool error;stack s1;   //存储数字stack s2;   //存储符号map m;  //定义符号优先级
};//设置颜色
void SimpleCalculator::color(int a)
{SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), a);
}//光标重定位，用于在光标处输出
void SimpleCalculator::getCoord(int x, int y)
{COORD pos = { x,y };SetConsoleCursorPosition(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), pos);
}//隐藏光标
void SimpleCalculator::hideCursor()
{CONSOLE_CURSOR_INFO cursor= { 1, 0 };SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), &cursor);
}//进行计算
int SimpleCalculator::solve(int x, int y, char c){int ret = 0;if (c == '*') {ret = x*y;} else if (c == '/'){ret = x/y;} else if (c == '+'){ret = x+y;} else if (c == '-'){ret = x-y;}return ret;
}//判断字符是否合法
bool SimpleCalculator::isLegal(char ch) {if (ch >= '0' && ch <= '9') {return true;}if (ch == '*' || ch == '/' || ch == '+' || ch == '-') {return true;}if (ch == '(' || ch == ')') {return true;}return false;
}//计算表达式
int SimpleCalculator::calaulator() {int len = expStr.size();int i = 0;error = true;while (i < len) {if (!isLegal(expStr[i])) {error = false;return -1;}if(expStr[i] >= '0' && expStr[i] <= '9') { // 如果是数字int num = 0;while (expStr[i] >= '0' && expStr[i] <= '9'){num = num * 10 + expStr[i] -'0';i++;}s1.push(num);} else {if (expStr[i] == '('){s2.push(expStr[i]);} else if (expStr[i] == ')') {if(!s2.size()) {error = false;return -1;}while (s2.top() != '(') {char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}s2.pop();} else {while(s2.size() && m[s2.top()] >= m[expStr[i]]){char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}s2.push(expStr[i]);}i++;}}//判断是否还有剩余的表达式while (s2.size()){char ch = s2.top();s2.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int x = s1.top();s1.pop();if(!s1.size()) {error = false;return -1;}int y = s1.top();s1.pop();s1.push(solve(y, x, ch));}if (s2.size()) {error = false;}return s2.size() ? -1 : s1.top();
}//打印边框
void SimpleCalculator::printEdge() {int x = 10, y = 2;for(int i = x; i <= 110; ++i) {getCoord(i, y); color(4); cout<<"=";}x = 10, y = 28;for(int i = x; i <= 110; ++i) {getCoord(i, y); color(4); cout<<"=";}x = 10, y = 3;for(int i = y; i <= 27; ++i) {getCoord(x, i); color(4); cout<<"||";}x = 109, y = 3;for(int i = y; i <= 27; ++i) {getCoord(x, i); color(4); cout<<"||";}
}//菜单
void SimpleCalculator::menu() {system("cls"); //清屏hideCursor();while(true) {system("cls"); //清屏printEdge();getCoord(55, 5); color(6); cout<<"计 算 器"; color(7);getCoord(28, 22); color(2); cout<<"说明：清除表达式请按 c 或 enter "; color(7);getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7);getCoord(28, 12); color(9); cout<<"请输入表达式："; color(7);cin>>expStr;int ans = calaulator();if (!error) {getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7); cout<<"表达式错误!"; color(7);} else {getCoord(28, 16); color(9); cout<<"计 算 结 果 ："; color(7); cout<

四、总结

计算器的实现的重点在输入表达式的计算，通过两个栈，一个存储字符，一个存储输入的数字，实现了对表达式的计算。

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