用遞歸降低分析求表達式的值

  《數據結構》中表達式求值的經典算法是用兩個棧，一個存數字，一個存運算符。依次讀入表達式中的每一個字符，如果數字則進數字棧，如果運算符則和運算符棧的棧頂運算符比較優先權做相應操做，直至整個表達式求值完畢。運算符的優先級表以下

	+	-	*	/	(	)	#
+	>	>	<	<	<	>	>
-	>	>	<	<	<	>	>
*	>	>	>	>	<	>	>
/	>	>	>	>	<	>	>
(	<	<	<	<	<	=
)	>	>	>	>		>	>
#	<	<	<	<	<		=

  學了編譯原理後，發現能夠用遞歸降低分析來求表達式的值。表達式的文法以下

<Expr>    ->  <Term> { (+|-) <Term> }
<Term>   ->  <Factor> { (*|/) <Factor> }
<Factor>  ->  (<Expr>) | num

按照遞歸降低分析的技巧，每個非終結符寫一個函數

#pragma once
#include<string>
using namespace std;

/************************************************************************/
/*
文法以下
<Expr>    ->  <Term> { (+|-) <Term> }
<Term>   ->  <Factor> { (*|/) <Factor> }
<Factor>  ->  (<Expr>) | num

/************************************************************************/

class Calculator
{
public:
    Calculator(string &str);
    ~Calculator();
    double calculate() { return ans; }
    double ans;    //表達式的值
private:
    int cur;    //目前的位置
    string str;
    double expression();
    double term();
    double factor();
};

Calculator.h

#include "Calculator.h"
#include<stdlib.h>

Calculator::Calculator(string & str) :str(str),cur(0),ans(0)
{
    ans = expression();
}

Calculator::~Calculator()
{
}

double Calculator::expression()
{
    double num1 = term();
    double num2;
    while (str[cur] == '+' || str[cur] == '-')
    {
        char op = str[cur++];    //運算符
        num2 = term();
        if (op == '+')    num1 += num2;
        else if (op == '-')    num1 -= num2;
    }
    if (str[cur] == ')')    ++cur;    //factor遇到'('會調用此函數，所以要吃掉')'
    return num1;
}

double Calculator::term()
{
    double num1 = factor();
    double num2;
    while (str[cur] == '*' || str[cur] == '/')
    {
        char op = str[cur++] ;
        num2 = factor();
        if (op == '*')    num1 *= num2;
        else if (op == '/')    num1 /= num2;
    }
    return num1;
}

double Calculator::factor()
{
    char tmp = str[cur];
    double result = tmp - '0';
    ++cur;
    if (tmp == '(')
        return expression();
    else
    {//取數字
        int flag = 0;//0爲小數點以前，1位小數點以後
        double temp = 10;
        while (str[cur] >= '0' && str[cur] <= '9' || str[cur]=='.')
        {
            if (str[cur] == '.')
            {
                ++cur;
                flag = 1;
            }
            else
            {
                if (!flag)//小數點以前
                    result = result * 10 + str[cur] - '0';
                else
                {
                    result = result + double(str[cur] - '0') / temp;
                    temp *= 10;
                }
                ++cur;
            }
        }        
        return result;
    }
}

 

 main函數

#include <iostream>
#include "Calculator.h"
using namespace std;

int main()
{
    string str;
    cin >> str;
    Calculator cal(str);
    cout << cal.calculate() << endl;
}

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