C语言 实现四则运算 加减乘除

在计算机编程领域，C语言由于其简洁、高效的特点，一直是学习和实践中不可或缺的工具。实现四则运算（加、减、乘、除）是编程入门的基础，也是检验编程能力的一个重要项目。本文将详细介绍如何使用C语言实现一个能够处理基本四则运算的计算器程序。 ### 栈的数据结构 我们需要理解栈的基本概念。栈是一种后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，它有两个主要操作：push（压入）和pop（弹出）。在实现四则运算时，我们将利用栈来存储操作数和运算符。 ### 四则运算的实现 在C语言中实现四则运算，我们通常需要定义一个栈结构体，其中包含一个指向栈顶的指针和一个用于存储数据的数组。通过定义push和pop函数，我们可以在栈中加入或取出元素。为了处理四则运算，我们还需要实现解析输入字符串为操作数的函数和处理运算符优先级的函数。 ### 运算符的优先级 在四则运算中，不同的运算符具有不同的优先级，例如乘除的优先级高于加减。在我们的程序中，我们必须实现一个能够根据运算符判断其优先级的函数，以便正确地计算包含多个运算符的表达式。 ### 字符串解析与数值计算 输入的数学表达式通常是一个字符串，我们需要将其解析为可操作的数值和运算符。这涉及到将字符串转换为数值，并将运算符从表达式中提取出来，然后根据运算符和其优先级进行计算。 ### C语言计算器的实现步骤 1. **定义栈结构体**：包含一个数组用于存储数据和一个栈顶指针。 2. **实现push函数**：将操作数压入操作数栈。 3. **实现pop函数**：从操作数栈中弹出操作数。 4. **实现operand函数**：将输入的字符串解析为数字，并压入操作数栈。 5. **实现precedence函数**：判断运算符的优先级。 6. **实现evaluate函数**：计算输入的数学表达式的结果。 7. **在main函数中**：提示用户输入一个数学表达式，然后调用evaluate函数，并输出计算结果。 ### 程序代码实现 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #define MAX 100 typedef struct Stack { int top; int data[MAX]; } Stack; void push(Stack *s, int op) { s->data[++s->top] = op; } int pop(Stack *s) { return s->data[s->top--]; } int isEmpty(Stack *s) { return s->top == -1; } int precedence(char op) { if (op == '+' || op == '-') return 1; if (op == '*' || op == '/') return 2; return 0; } void evaluate(char *exp, Stack *values, Stack *ops) { int i; char x; int val1, val2; for (i = 0; i < strlen(exp); i++) { x = exp[i]; if (x == ' ') continue; else if (x >= '0' && x <= '9') { push(values, x - '0'); } else if (x == '(') { push(ops, x); } else if (x == ')') { while (!isEmpty(ops) && peek(ops) != '(') { val2 = pop(values); val1 = pop(values); switch (peek(ops)) { case '+': push(values, val1 + val2); break; case '-': push(values, val1 - val2); break; case '*': push(values, val1 * val2); break; case '/': push(values, val1 / val2); break; } } pop(ops); } else { while (!isEmpty(ops) && precedence(peek(ops)) >= precedence(x)) { val2 = pop(values); val1 = pop(values); switch (peek(ops)) { case '+': push(values, val1 + val2); break; case '-': push(values, val1 - val2); break; case '*': push(values, val1 * val2); break; case '/': push(values, val1 / val2); break; } } push(ops, x); } } while (!isEmpty(ops)) { val2 = pop(values); val1 = pop(values); switch (peek(ops)) { case '+': push(values, val1 + val2); break; case '-': push(values, val1 - val2); break; case '*': push(values, val1 * val2); break; case '/': push(values, val1 / val2); break; } } printf("Result: %d\n", pop(values)); } int main() { char expression[MAX]; Stack values, ops; values.top = -1; ops.top = -1; printf("Enter expression: "); fgets(expression, MAX, stdin); expression[strcspn(expression, "\n")] = 0; evaluate(expression, &values, &ops); return 0; } ``` ### 总结 使用C语言实现四则运算是计算机编程的一个经典示例。通过这个示例，我们不仅能够学习到栈的基本概念和使用，还能够深刻理解运算符优先级的处理以及字符串到数值的转换过程。掌握这些基础知识，不仅有助于我们编写出更加高效和准确的程序，也为深入学习编程提供了坚实的基础。