題目描述

輸入一個表達式（用字符串表示），求這個表達式的值。

保證字符串中的有效字符包括[‘0’-‘9’],‘+’,‘-’,?‘*’,‘/’?,‘(’，?‘)’,‘[’,?‘]’,‘{’?,‘}’。且表達式一定合法。

輸入：+3+2*{1+2*[-4/(8-6)+7]}

輸出：25

?思路

使用兩個棧來維護計算過程：一個數字棧，用來存儲操作數字；一個操作符棧，用來存儲‘+’,‘-’,?‘*’,‘/’?,‘(’,‘)’,‘[’,?‘]’,‘{’?,‘}’等操作符

如果當前運算符優先級('*/')高于棧頂運算符('+-')優先級，則將運算符入棧；反之，從數字棧中彈出兩個數，從運算符棧中彈出棧頂運算符，進行運算，數字棧壓入運算結果，符號棧壓入當前運算符。重復該操作直到不滿足條件。

出現左括號‘(’，則直接壓入；出現右括號‘)’，則從數字棧中彈出兩個數，從運算符棧中彈出棧頂運算符，進行運算，數字棧壓入運算結果，重復該操作直到棧頂元素為左括號‘(’。

難點：

將數字從字符串中提取出來，而且要考慮正負號

運算符有優先級：有括號先算括號里的，再算乘除，最后加減，要滿足從左往右運算順序

注意：由于有除法運算，應該使用double格式來保存計算結果

使用到的字符串操作函數

find()與find_first_of()

string (1)

c-string (2)

buffer (3)

character (4)

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const noexcept;

size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;

size_t find (const char* s, size_t pos, size_type n) const;

size_t find (char c, size_t pos = 0) const noexcept;

string s = "hello world!";cout << s.find('o') << endl;//4cout << s.find('o', 5) << endl;//7cout << s.find("world") << endl;//6cout << s.find("word") << endl;//4294967295，未找到cout << s.find_first_of("word") << endl;//4,“wor” 出現在原字符串中，cout << s.find_last_of('o') << endl;//7

在當前字符串s中搜索傳入參數字符串或者字符在s中首次出現的下標，與find_first_of()不同的是，find_first_of()找到了首個匹配的實例之后就不找了，就認定找尋成功，返回首個字符的下標，而find()則是要求完全匹配。如果輸入了pos參數，則從下標pos開始查找。

查找失敗：返回string::npos

static const size_t npos = -1; //npos is a static member constant value with the greatest possible value for an element of type size_t.

?npos是一個靜態成員常量，其值為size_t類型的最大值：4294967295，用來表示沒找到元素。

substr()

截取字符串

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

第一個參數pos是開始截取的位置下標，第二個參數len是截取的長度 ,若len==npos,意思是截取字符串從pos直到末尾

stoi()與stod()

將字符串轉成int類型或double類型

實現代碼

#include<iostream> #include<stack> #include<string> using namespace std; string nums = "0123456789"; //比較函數，用于比較當前操作符和棧頂操作符的優先級 //如果當前操作符優先級大于棧頂優先級，返回false //如果棧頂操作符為左括號( //如果當前操作符優先級小于棧頂優先級，true //還要滿足從左往右計算順序，如果當前操作符與棧頂操作符為同級關系，返回true //返回true說明此時需要將棧頂操作符彈出，用于計算 bool cmp(char top, char now){if(top == '('){return false;}else if((top == '-' || top == '+') && (now == '*' || now == '/')){return false;}return true; } //計算，從數字棧中彈出兩個數字，操作符棧中彈出操作符 void calculate(stack<double> &num,stack<char> &op){ // 數字棧中數字的順序也有要求 // 第一個彈出的數字在后面，第二個彈出的在前面double b = num.top();num.pop();double a = num.top();num.pop();char c = op.top();op.pop();if(c == '+') a = a+b;else if(c == '-') a = a-b;else if(c == '*') a = a*b;else if(c == '/') a = a/b;//將結果放入數字棧num.push(a);return ; } int main(void){string s;while(getline(cin, s)){//數字棧stack<double> num_stk;//操作符棧stack<char> op_stk;//預處理，將算式用括號括起來op_stk.push('(');s += ')';//算式的第一個應該是數字bool isNextOp = false;for(int i=0; i<s.size(); ++i){//左括號的話，直接壓入操作符棧,將大中小括號都當做小括號處理if(s[i] == '(' || s[i] == '[' || s[i] == '{'){op_stk.push('(');}//右括號的話就可以開始計算，直到遇到與之對應的左括號else if(s[i] == ')' || s[i] == ']' || s[i] == '}'){while(op_stk.top() != '(') //計算calculate(num_stk,op_stk);//彈出此時的（op_stk.pop();}//除括號外，數字和操作符應該是間隔排列的，而且算式的第一個應該是數字//若沒有括號，需要考慮操作符優先級問題,并且是從左往右計算else if(isNextOp){while(cmp(op_stk.top(),s[i])){//計算calculate(num_stk,op_stk);}op_stk.push(s[i]);isNextOp = false;}//將數字從字符串中提取出來else{int j = i;//+ -符號可能是正負符號if(s[j] == '+' || s[j] == '-') ++i;//數字可能有多位，在0-9中while(nums.find(s[i]) != nums.npos) ++i;//i和j之間的字符即為數字//將數字提取，并壓入數字棧//num_stk.push(stod(nums.substr(j,i-j)));num_stk.push((double)stoi(s.substr(j,i-j)));--i;//當前為數字，所以下一個為操作符isNextOp = true;}}//數字棧頂的元素即為最后結果cout<<num_stk.top()<<endl;}return 0; }

算法動圖

算法動圖制作方法

在網上經常看見別人寫的算法圖解動圖，本以為有專門的軟件可以用，但是沒有找了一圈并沒有發現這種軟件。

網上的一些動圖開源項目：

掘金

https://github.com/MisterBooo/Play-With-Sort-OC

于是自己決定采用土辦法，使用PPT+錄屏軟件來制作算法動圖：

發現一個很好用的gif錄屏工具：screentogif

下載鏈接：ScreenToGif

首先在PPT中將算法步驟一張一張描繪出來，然后使用gif錄屏軟件制即可：

?當前算法PPT下載地址：

圖解PPT

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++四则运算字符串解析（附动图以及动图制作方法）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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