用C语言设计一个简单的计算器

Question

用C语言设计一个简单的计算器，要求能够对输入的数

a.进行+，-，*，/，运算；
b.可以带括号( )；
c.不限定运算式的输入长度.

Answer 1

啥叫“不限定运算式的输入长度”？万一长度是1TB咋办？
仅供参考：

#pragma warning(disable:4996)
/*---------------------------------------
函数型计算器(VC++6.0,Win32 Console)
功能：
目前提供了10多个常用数学函数:
⑴正弦sin
⑵余弦cos
⑶正切tan
⑷开平方sqrt
⑸反正弦arcsin
⑹反余弦arccos
⑺反正切arctan
⑻常用对数lg
⑼自然对数ln
⑽ｅ指数exp
⑾乘幂函数^
⑿向上取整ceil
⒀向下取整floor
⒁四舍五入取整round
⒂取符号sign
⒃取绝对值abs
用法：
如果要求2的32次幂，可以打入2^32<回车>
如果要求30度角的正切可键入tan(Pi/6)<回车>
注意不能打入：tan(30)<Enter>
如果要求1.23弧度的正弦，有几种方法都有效：
sin(1.23)<Enter>
sin 1.23 <Enter>
sin1.23  <Enter>
如果验证正余弦的平方和公式,可打入sin(1.23)^2+cos(1.23)^2 <Enter>或sin1.23^2+cos1.23^2 <Enter>
此外两函数表达式连在一起,自动理解为相乘如：sin1.23cos0.77+cos1.23sin0.77就等价于sin(1.23)*cos(0.77)+cos(1.23)*sin(0.77)
当然你还可以依据三角变换，再用sin(1.23+0.77)也即sin2验证一下。
本计算器充分考虑了运算符的优先级因此诸如：2+3*4^2 实际上相当于：2+(3*(4*4))
另外函数名前面如果是数字,那么自动认为二者相乘.
同理，如果某数的右侧是左括号，则自动认为该数与括弧项之间隐含一乘号。
如：3sin1.2^2+5cos2.1^2 相当于3*sin2(1.2)+5*cos2(2.1)
又如：4(3-2(sqrt5-1)+ln2)+lg5 相当于4*(3-2*(√5 -1)+loge(2))+log10(5)
此外，本计算器提供了圆周率Pi键入字母时不区分大小写,以方便使用。
16进制整数以0x或0X开头。
----------------------------------------*/
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <locale.h>
#include <windows.h>
const char Tab = 0x9;
const int  DIGIT = 1;
#define MAXLEN 16384
char s[MAXLEN], *endss;
int pcs = 15;
FILE *fp;
double sign(double dVal) {
         if (dVal>0.0) return  1.0;
    else if (dVal<0.0) return -1.0;
    else               return  0.0;
}
double round(double dVal, short iPlaces) {//iPlaces>=0
    char s[30];
    double dRetval;

    sprintf(s, "%.*lf", iPlaces, dVal);
    sscanf(s, "%lf", &dRetval);
    return (dRetval);
}
double fun(double x, char op[], int *iop) {
    while (op[*iop - 1]<32) //本行使得函数嵌套调用时不必加括号,如 arc sin(sin(1.234)) 只需键入arc sin sin 1.234<Enter>
        switch (op[*iop - 1]) {
        case  7: x = sin(x);    (*iop)--; break;
        case  8: x = cos(x);    (*iop)--; break;
        case  9: x = tan(x);    (*iop)--; break;
        case 10: x = sqrt(x);   (*iop)--; break;
        case 11: x = asin(x);   (*iop)--; break;
        case 12: x = acos(x);   (*iop)--; break;
        case 13: x = atan(x);   (*iop)--; break;
        case 14: x = log10(x);  (*iop)--; break;
        case 15: x = log(x);    (*iop)--; break;
        case 16: x = exp(x);    (*iop)--; break;
        case 17: x = ceil(x);   (*iop)--; break;
        case 18: x = floor(x);  (*iop)--; break;
        case 19: x = round(x,0);(*iop)--; break;
        case 20: x = sign(x);   (*iop)--; break;
        case 21: x = fabs(x);   (*iop)--; break;
        }
    return x;
}
double calc(char *expr, char **addr) {
    static int deep; //递归深度
    static char *fname[] = { "sin","cos","tan","sqrt","arcsin","arccos","arctan","lg","ln","exp","ceil","floor","round","sign","abs",NULL };
    double ST[10] = { 0.0 }; //数字栈
    char op[10] = { '+' }; //运算符栈
    char c, *rexp, *pp, *pf;
    int ist = 1, iop = 1, last, i, n;
    __int64 i64;

    if (!deep) {
        pp = pf = expr;
        do {
            c = *pp++;
            if (c != ' '&& c != Tab && c != ',')//跳过半角逗号(通常作为千分位分割符)
                *pf++ = c;
        } while (c != '\0');
    }
    pp = expr;
    if ((c = *pp) == '-' || c == '+') {
        op[0] = c;
        pp++;
    }
    last = !DIGIT;
    while ((c = *pp) != '\0') {
        if (c == '(') {//左圆括弧
            deep++;
            ST[ist++] = calc(++pp, addr);
            deep--;
            ST[ist - 1] = fun(ST[ist - 1], op, &iop);
            pp = *addr;
            last = DIGIT;
            if (*pp == '(' || isalpha(*pp) && strnicmp(pp, "Pi", 2)) {//目的是：当右圆括弧的右恻为左圆括弧或函数名字时，默认其为乘法
                op[iop++] = '*';
                last = !DIGIT;
                c = op[--iop];
                goto operate;
            }
        }
        else if (c == ')') {//右圆括弧
            pp++;
            break;
        }
        else if (isalpha(c)) {
            if (!strnicmp(pp, "Pi", 2)) {
                if (last == DIGIT) {
                    fprintf(fp,"π左侧遇）\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(1);
                }
                ST[ist++] = 3.14159265358979323846264338328;
                ST[ist - 1] = fun(ST[ist - 1], op, &iop);
                pp += 2;
                last = DIGIT;
                if (!strnicmp(pp, "Pi", 2)) {
                    fprintf(fp,"两个π相连\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(2);
                }
                if (*pp == '(') {
                    fprintf(fp,"π右侧遇（\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(3);
                }
            }
            else {
                for (i = 0; (pf = fname[i]) != NULL; i++)
                    if (!strnicmp(pp, pf, strlen(pf))) break;
                if (pf != NULL) {
                    op[iop++] = 07 + i;
                    pp += strlen(pf);
                }
                else {
                    fprintf(fp,"陌生函数名\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(4);
                }
            }
        }
        else if (c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/' || c == '%' || c == '^') {
            char cc;
            if (last != DIGIT) {
                fprintf(fp,"运算符粘连\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(5);
            }
            pp++;
            if (c == '+' || c == '-') {
                do {
                    cc = op[--iop];
                    --ist;
                    switch (cc) {
                    case '+':  ST[ist - 1] += ST[ist]; break;
                    case '-':  ST[ist - 1] -= ST[ist]; break;
                    case '*':  ST[ist - 1] *= ST[ist]; break;
                    case '/':  ST[ist - 1] /= ST[ist]; break;
                    case '%':  ST[ist - 1] = fmod(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
                    case '^':  ST[ist - 1] = pow(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
                    }
                } while (iop);
                op[iop++] = c;
            }
            else if (c == '*' || c == '/' || c == '%') {
            operate:        cc = op[iop - 1];
                if (cc == '+' || cc == '-') {
                    op[iop++] = c;
                }
                else {
                    --ist;
                    op[iop - 1] = c;
                    switch (cc) {
                    case '*':  ST[ist - 1] *= ST[ist]; break;
                    case '/':  ST[ist - 1] /= ST[ist]; break;
                    case '%':  ST[ist - 1] = fmod(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
                    case '^':  ST[ist - 1] = pow(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
                    }
                }
            }
            else {
                cc = op[iop - 1];
                if (cc == '^') {
                    fprintf(fp,"乘幂符连用\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(6);
                }
                op[iop++] = c;
            }
            last = !DIGIT;
        }
        else {
            if (last == DIGIT) {
                fprintf(fp,"两数字粘连\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(7);
            }
            if (pp[0] == '0' && (pp[1] == 'x' || pp[1] == 'X')) {
                sscanf(pp + 2, "%I64x%n", &i64, &n);
                rexp = pp + 2 + n;
                ST[ist++] = (double)i64;
            }
            else ST[ist++] = strtod(pp, &rexp);
            ST[ist - 1] = fun(ST[ist - 1], op, &iop);
            if (pp == rexp) {
                fprintf(fp,"非法字符\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(8);
            }
            pp = rexp;
            last = DIGIT;
            if (*pp == '(' || isalpha(*pp)) {
                op[iop++] = '*';
                last = !DIGIT;
                c = op[--iop];
                goto operate;
            }
        }
    }
    *addr = pp;
    if (iop >= ist) {
        fprintf(fp,"表达式有误\n"); if (fp!=stdout) fclose(fp); exit(9);
    }
    while (iop) {
        --ist;
        switch (op[--iop]) {
        case '+':  ST[ist - 1] += ST[ist]; break;
        case '-':  ST[ist - 1] -= ST[ist]; break;
        case '*':  ST[ist - 1] *= ST[ist]; break;
        case '/':  ST[ist - 1] /= ST[ist]; break;
        case '%':  ST[ist - 1] = fmod(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
        case '^':  ST[ist - 1] = pow(ST[ist - 1], ST[ist]); break;
        }
    }
    return ST[0];
}
void x2star() {//将两边不是字母且左边不是非数字或串开头紧跟0的x替换为*,目的是支持用x代替*,且和0x开头的16进制数不冲突
    int i,L;
    L=strlen(s);
    for (i=1;i<L;i++) {
        if (s[i]=='x' && !isalpha(s[i-1]) && !isalpha(s[i+1])) {
            if (!(
                 (i==1 && s[0]=='0')
              || (i>1 && s[i-1]=='0' && !isdigit(s[i-2]))
               )) s[i]='*';
        }
    }
}
int main(int argc, char **argv) {
    int a;

    setlocale( LC_ALL,"chs");
    if (argc<2) {
        //if (GetConsoleOutputCP() != 936) system("chcp 936>NUL");//中文代码页
        printf("计算函数表达式的值。\n支持(),+,-,*,x,/,%%,^,Pi,sin,cos,tan,sqrt,arcsin,arccos,arctan,lg,ln,exp,ceil,floor,round,sign,abs\n");
        while (1) {
            printf("请输入表达式：");
            fgets(s,MAXLEN,stdin);
            if ('\n' == s[strlen(s)-1]) s[strlen(s) - 1] = 0;
            if (s[0] == 0) break;//
            x2star();printf("%s=%.15lg\n",s,calc(s, &endss));
        }
        return 0;
    }
    if (argc == 2 && 0 == strcmp(argv[1], "/?")) {
        //if (GetConsoleOutputCP() != 936) system("chcp 936>NUL");//中文代码页
        printf(
            "计算由≥1个命令行参数给出的函数表达式的值。\n"
            "最后一个参数是.0～.15表示将计算结果小数点后保留0～15位\n"
            "最后一个参数是g1～g15表示将计算结果保留有效数字1～15位\n"
            "最后一个参数是e0～e15表示将计算结果用科学计数法表示，且小数点后保留0～15位\n"
            "最后一个参数是x表示将计算结果以16进制正整数格式输出\n"
            "支持(),+,-,*,x,/,%%,^^,Pi,sin,cos,tan,sqrt,arcsin,arccos,arctan,lg,ln,exp,ceil,floor,round,sign,abs\n"
            "16进制整数以0x或0X开头\n"
            "忽略表达式中的半角逗号(通常作为千分位分割符)\n"
            "如果第一个参数是/f且c:\\jsresult.txt可写，就将所有输出重定向到该文件\n"
        );
        return 0;
    }
    if (argc>2 && 0 == strcmp(argv[1], "/f")) {
        fp=fopen("c:\\jsresult.txt","w");
        if (NULL==fp) fp=stdout;
        for (a=2;a<argc;a++) argv[a-1]=argv[a];
        argc--;
    } else {
        fp=stdout;
    }
    strncpy(s, argv[1], MAXLEN - 1); s[MAXLEN - 1] = 0;
    if (argc>2) {
        for (a = 2; a<argc - 1; a++) strncat(s, argv[a], MAXLEN - 1);//将空格间隔的各参数连接到s
        if (1 == sscanf(argv[a], ".%d", &pcs) && 0 <= pcs && pcs <= 15) {//最后一个参数是.0～.15表示将计算结果保留小数0～15位
            x2star();fprintf(fp,"%.*lf\n", pcs, calc(s, &endss));
        } else if (1 == sscanf(argv[a], "g%d", &pcs) && 1 <= pcs && pcs <= 15) {//最后一个参数是g1～g15表示将计算结果保留有效数字1～15位
            x2star();fprintf(fp,"%.*lg\n", pcs, calc(s, &endss));
        } else if (1 == sscanf(argv[a], "e%d", &pcs) && 0 <= pcs && pcs <= 15) {//最后一个参数是e0～e15表示将计算结果用科学计数法表示，且小数点后保留0～15位
            x2star();fprintf(fp,"%.*le\n", pcs, calc(s, &endss));
        } else if (argv[a][0] == 'x' || argv[a][0] == 'X') {//最后一个参数是x表示将计算结果以16进制正整数格式输出
            x2star();fprintf(fp,"0x%016I64x\n", (__int64)calc(s, &endss));
        } else {
            strncat(s, argv[a], MAXLEN - 1);
            x2star();fprintf(fp,"%.15lg\n", calc(s, &endss));
        }
    } else {
        x2star();fprintf(fp,"%.15lg\n", calc(s, &endss));
    }
    if (fp!=stdout) fclose(fp);
    return 0;
}