1、荊楚理工學院課程設計成果 學院: 計算機工程學院 班 級: 14計算機科學與技術<2>班 學生姓名: 楊悅 學 號: 2014404010215 設計地點（單位）: 設計題目: 模擬計算器程序 完成日期： 2016 年 6 月 30 日 指導教師評語: _成績(五級記分制): 教師簽名: 目 錄1 設計任務11.1設計目的11.2設計內容11.3設計指標或者要求12 設計過程12.1程序功能12.2程序流程圖33軟件運行或者測試結果44 軟件設計過程中遇到的問題以及解決辦法65 總結6參考文獻6附錄（程序源代碼）71 設計任務1.1設計目的運用所學C+知識，完成模擬計算器程序，通過

2、實踐加強對所學知識的理解和鞏固。1.2設計內容設計一個程序來模擬一個簡單的手持計算器。程序支持冪運算、算術運算+、-、*、/、=、以及Black（清除）、Esc（全清除）等操作。1.3設計指標或者要求程序運行時，顯示一個窗口，等待用戶輸入，用戶可以從鍵盤輸入要計算的表達式，輸入的表達式顯示在窗口中，用戶鍵入“=” 符號回車后，窗口顯示出結果。2 設計過程通過對微軟附件計算器軟件進行調研、分析，研究，使用。我們了解到了作為一個計算器所應該的一些簡單功能，我們知道了怎樣使編寫的計算器程序向微軟附件計算器靠攏。其中計算器軟件的主要功能是： 1）可以進行加減乘除四則運算2）可以實現科學計算器

3、的部分計算功能3）可以進行清零運算 4）可以進行退格鍵運算 5）可以進行連續計算2.1程序功能void menu();/位于calculate函數后面的菜單函數聲明void guide();/位于主函數后面的指導函數的聲明double D_Operate(double x,char op,double y)/雙目運算符的運算定義double S_Operate(char op,double x)/前綴單目運算符的運算定義char Precede(char op1,char op2) /判斷符號的優先級 op1在返回的結果符的左邊 op2在右邊/用于判定運算符的優先級 以決定

4、是把運算符壓棧 還是把棧內的運算符彈出來進行計算int match(string s)/棧結構的括號匹配檢測函數class NUMstack/運算數棧 void start()/初始化棧清空棧頂指針置底 for(int i=0;i<1000;i+) numi=0; top=0; class OPERstack/運算符棧 public: char oper1000; int top; void start()/初始化函數棧清空棧底放一"="用于判定算式結束 oper0='=' for(int i=1;i<1000;i+) operi=NULL; t

5、op=1;/棧頂指針置于棧底的上一位 void calculate(string equation)/算式計算函數（關鍵函數） NUMstack number;/定義運算數棧變量number OPERstack oper;/定義運算符棧變量oper number.start(); oper.start();/把兩個棧初始化number.numnumber.top=tt;/運算結果壓回原來yuan1在棧內的位置 number.lift();/提升指針 temp1=oper.getTop(); rep=Precede(temp1,temp2);/再判優先級rep=Precede(temp1,tem

6、p2);/雙目運算符的計算if(number.num0=ceil(number.num0) cout<<equation<<number.num0<<endl; else cout<<equation<<fixed<<setprecision(8)<<number.num0<<endl;/輸出結果控制精度8位小數 /調試時檢查運算結束后站內情況的代碼段void menu()/菜單函數 cin>>go_on;/可以循環進行算式計算運行程序2.2程序流程圖進入界面，輸入第一個操作數輸入“=”

7、鍵，輸出運算結果選擇計算算式選擇，進行運算根據所選功能，選擇下一個操作數顯示運算結果3軟件運行或者測試結果進入界面輸入“1”，查看說明按任意鍵，返回界面，并輸入“2”輸入算式“(2+3)*10/2=”輸入“y”后，繼續輸入算式“(1+2/3=”4 軟件設計過程中遇到的問題以及解決辦法經過大約一個星期的設計，計算器基本完畢。在本次課程設計中困難遇到不少，比如如何對輸入的一個字符數組中的單個字符進行整型運算、如何能循環菜單、如何倒敘輸出等。由于設計時間較短，所以該計算器還有很多不盡如人意的地方，比如功能不夠完善、函數不夠完整等多方面問題。在這次系統開發的過程中，我深深體會到了做一個系統，首先要進行

8、需求分析的重要性，也了解到了制作一個軟件的不易。5 總結通過本次課程設計學到了很多東西，對于c+對象的含義有了進一步的認識。學習不能只是停留在表面，此次課程設計為以后的學習積累了經驗，設計不比編寫容易，只有一個好的規劃才能寫出好的程序。不過也通過本次發現了自己的不足之處?？偸牵罕敬握n程設計受益匪淺，動手能力大大增強。參考文獻1李素若.C+面向對象程序設計.北京：中國水利水電出版社，2013.2鄭莉，傅仕星編，C+面向對象程序設計，清華大學出版社，2003年9.3譚浩強編，C+面向對象程序設計，清華大學出版社，2005年7月.4李師賢等譯，C+精髓，機械工業出版社，2002年8月.5Davis

9、Chapman，學用Visual c+ 6.0，清華大學出版社，2001年7月出版6鄭莉，傅仕星編，C+語言面向對象程序設計習題與實驗指導，清華大學出版社，2003年9月.附錄（程序源代碼）#include<iostream>#include<cmath>#include<string>#include<iomanip>using namespace std;void menu();/位于calculate函數后面的菜單函數聲明void guide();/位于主函數后面的指導函數的聲明double D_Operate(doub

10、le x,char op,double y)/雙目運算符的運算定義 double a;/計算結果 switch(op) case'+': a=x+y;break; case'-': a=x-y;break; case'*': a=x*y;break; case'/': a=x/y;break; case'': a=pow(x,y);break;/冪運算包括乘方和開方 /因為都是利用double進行運算 因此不定義取模運算 return a;double S_Operate(char op,double x)/前綴單

11、目運算符的運算定義 double a;/計算結果 switch(op) case's': a=sin(x);break; case'c': a=cos(x);break; case't': a=tan(x);break; case'l': a=log10(x);break;/以10為底的對數 case'n': a=log(x);break;/以e（2.718281828）為底的對數 case'_': a=-x;break;/取負用下劃線代替負號 定義為一元運算 return a;char Prece

12、de(char op1,char op2) /判斷符號的優先級 op1在返回的結果符的左邊 op2在右邊/用于判定運算符的優先級 以決定是把運算符壓棧 還是把棧內的運算符彈出來進行計算 if(op1='+'|op1='-')&&(op2='+'|op2='-'|op2=')'|op2='=')| (op1='*'|op1='/')&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2

13、='/'|op2=')'|op2='=') |(op1=''&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2='/'|op2=')'|op2='='|op2='s'|op2='c'|op2='t'|op2='_'|op2='l'|op2='n') |(op1='_'|op1='s'|

14、op1='c'|op1='t'|op1='l'|op1='n')&&(op2='+'|op2='-'|op2='*'|op2='/'|op2=')'|op2='='|op2='s'|op2='c'|op2='t'|op2='_'|op2='l'|op2='n') return '>'/上述情況下 棧頂運算

15、符優先級高于待定運算符 需彈棧 if(op1='('&&op2=')')|(op1='='&&op2='=') return '=' else return '<'int illegal_char(string s,int i)/非法輸入字符判定函數 int j=0; while(j<i) if(sj>='0'&&sj<='9') j+; else if(sj='+'|sj=

16、9;-'|sj='*'|sj='/'|sj='.'|sj='('|sj=')'|sj=''|sj='!'|sj='e'|sj='_') j+; else if(sj='p'&&sj+1='i')|(sj='l'&&sj+1='n') j+=2; else if(sj='s'&&sj+1='i'&

17、&sj+2='n')|(sj='c'&&sj+1='o'&&sj+2='s')|(sj='t'&&sj+1='a'&&sj+2='n')|(sj='l'&&sj+1='o'&&sj+2='g') j+=3; /以上都是標準的數字字符和運算符 如若存在其他形式的字符 則是非法輸入 else cout<<"程序終止，

18、存在非法的字符輸入！"<<endl; return 0; return 1;/沒有非法字符 返回1 否則返回0int match(string s)/棧結構的括號匹配檢測函數 int i=0,top=0; char stack50; while(si!='0') if(si='(') stacktop=si; top+; /push 左括號壓入棧內 if(si=')') if(stacktop-1='(') int a=i+1; stacktop-1=NULL; top-; /把與右括號匹配的左括號彈掉 el

19、se cout<<"括號輸入有誤"<<endl; return 0;/多了右括號 括號失陪 返回非法 /pop'(' i+; if (top!=0) cout<<"括號輸入有誤"<<endl; return 0;/多了左括號 括號失陪 返回非法 return 1;/返回合法class NUMstack/運算數棧 public: double num1000; int top; void start()/初始化棧清空棧頂指針置底 for(int i=0;i<1000;i+) numi=0

20、; top=0; void push(char a)/因為有多位數的運算因此不能一壓棧就提升棧頂指針 numtop=numtop*10+(a-'0');/把字符轉成數因為每次入棧之前要乘10 所以初始化要清0 double pop() top-; double number=numtop; numtop=0; return number; /彈棧函數 彈掉棧頂元素 棧頂歸0 top指針下降 double getTop()/取棧頂元素但不必彈棧 return numtop-1; void lift()/提升top指針的函數 top+;class OPERstack/運算符棧 pu

21、blic: char oper1000; int top; void start()/初始化函數棧清空棧底放一"="用于判定算式結束 oper0='=' for(int i=1;i<1000;i+) operi=NULL; top=1;/棧頂指針置于棧底的上一位 void push(char a) opertop=a; top+;/與數字棧不同一壓棧就可以提升指針 char pop() top-; char op=opertop; opertop=NULL; return op;/彈出計算符 用于計算 char getTop() return oper

22、top-1;/取棧頂符號 但不彈棧 可用于判定優先級 ; void calculate(string equation)/算式計算函數（關鍵函數） NUMstack number;/定義運算數棧變量number OPERstack oper;/定義運算符棧變量oper number.start(); oper.start();/把兩個棧初始化 int i=0,len=0,k; char p,sig; double yuan1,yuan2; while(equationi!='0') len+; i+; /計算等式長度len if(equationlen-1!='=

23、9;) cout<<"輸入有誤沒有輸入終止符號-等號“=”"<<endl; return;/檢測有沒有結束符等號"=" int le; le=illegal_char(equation,len-1); if(le=0) return;/有非法字符 不進行后續計算 le=match(equation); if(le=0) return;/括號匹配非法 不進行后續計算 for(i=0;i<len;i+)/初步確定合法后開始計算算式 if(equationi='!')/階乘是后綴單目運算符單獨進行計算 yuan1=

24、number.pop();/彈出棧頂元素做階乘 if (yuan1=0) number.numnumber.top=0;/0的階乘為0 壓結果入棧 number.lift(); else number.numnumber.top=1; for(k=1;k<=yuan1;k+)/階乘循環 number.numnumber.top=k*number.numnumber.top; number.lift();/結果入站 else if(equationi>='0'&&equationi<='9') number.push(equati

25、oni);/壓數字字符入棧 if(equationi+1<'0'|equationi+1>'9')&&equationi+1!='.') number.lift();/當整個多位運算數讀取完畢后，運算數棧棧頂指針才能提升 else if(equationi='p') number.numnumber.top=3.1415926536;/pi值即 圓周率 要壓入數字棧 number.lift(); i+;/pi是兩個字符所以要移動掃描算式的指針往后跳一個 else if(equationi='e&

26、#39;) number.numnumber.top=2.718281828459;/e 自然對數底數 壓入運算數棧 number.lift(); else if(equationi='.')/小數壓棧代碼 int x=1; while(equationi+x>='0'&&equationi+x<='9') number.numnumber.top+=(equationi+x-'0')/pow(10,x);/第x位小數入棧 x+; x-; number.lift(); i=i+x; else if(eq

27、uationi='(') oper.push(equationi);/左括號無條件壓棧 else/數 階乘左括號判斷完畢后其他運算符的分類討論 if(oper.top=1)/運算符棧為空運算符可以無條件入棧 if(equationi='l'&&equationi+1='o') oper.push('l'); else if(equationi='l'&&equationi+1='n') oper.push('n');/因為log和ln都是小寫字母l開頭

28、所以要分情況討論 else oper.push(equationi); else/運算符棧不為空則要進行優先級判斷 char temp1=oper.getTop();/取出棧頂符號 char temp2;/待入棧符號 if(equationi='l'&&equationi+1='o') temp2='l' else if(equationi='l'&&equationi+1='n') temp2='n'/log與ln的再次討論 else temp2=equationi

29、; p=Precede(temp1,temp2); if(p='<') oper.push(temp2);/棧頂符優先級較低現在待定的運算符就可以入棧了 if(p='>'|p='=') char rep=p;/當棧頂符優先級不低于待入棧的符號 則運算符棧不停地彈棧 /進行運算直到低于待入棧符號為止 rep用于記錄比較結果 要多次進行判斷 while(rep='>'|p='=')&&(oper.top-1>0) sig=oper.pop(); yuan1=number.pop(

30、); yuan2=number.getTop();/靠前的一個運算數只要取得不要彈出來 if(sig='/'&&yuan1=0)/yuan1是雙目運算符后面的第二運算元 cout<<"計算時出錯！出現了除數為0的情況！"<<endl; return; if(sig=''&&yuan2<0&&yuan1>0&&yuan1<1&&(static_cast <int>(1/yuan1)%2=0) /對負數開偶次根號的

31、限制 cout<<"計算時出錯！出現了負數開偶次根號的情況！"<<endl; return; if(sig='_'|sig='s'|sig='c'|sig='t'|sig='l'|sig='n')/若為前綴單目運算符 double tt; tt=S_Operate(sig,yuan1); number.numnumber.top=tt;/運算結果壓回原來yuan1在棧內的位置 number.lift();/提升指針 temp1=oper.getTop();

32、 rep=Precede(temp1,temp2);/再判優先級 else number.num(number.top)-1=D_Operate(yuan2,sig,yuan1); temp1=oper.getTop(); rep=Precede(temp1,temp2);/雙目運算符的計算 if(equationi=')')/如果棧外符是右括號要把與之匹配的左括號彈出棧外 oper.pop(); else if(equationi='l'&&equationi+1='o') oper.push('l');/代表l

33、og的l else if(equationi='l')&&(equationi+1='n') oper.push('n');/代表ln的n else oper.push(equationi); if(equationi='s'|equationi='c'|equationi='t'|(equationi='l'&&equationi+1='o') i=i+2; if(equationi='l'&&equa

34、tioni+1='n') i+; /對于不止一個字符的運算符 sin log ln等等 要移動掃描算式的指針 往后跳一個或兩個 if(number.num0=ceil(number.num0) cout<<equation<<number.num0<<endl; else cout<<equation<<fixed<<setprecision(8)<<number.num0<<endl;/輸出結果控制精度8位小數 /調試時檢查運算結束后站內情況的代碼段void menu()/菜單函數

35、 cout<<"實數型科學算式計算器"<<endl; cout<<"(荊楚理工學院215 楊悅)"<<endl; cout<<endl; cout<<"歡迎使用o(_)o !"<<endl; cout<<"請選擇你需要的功能：（0，1或者2）"<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"1.使用說明"<<

36、;endl; cout<<"2.計算算式"<<endl; cout<<"0.退出程序"<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"你的選擇是：" int choice; cin>>choice; switch(choice) case 0:return; case 1:guide();break; case 2: system("cls"); char go_on='y' string equation; while(go_on='y') cout<<endl<<endl<<"請輸入算式，