支持括号、分数计算的四则运算计算器

用C语言实现的带括号四则运算计算器，原理简单，即模拟笔算，将每个运算符标记等级，计算时按照等级由高到低进行计算。加减运算为0级，乘除运算为1级，每进入一层括号等级加2。使用两个链表分别储存运算符与数字。主程序调用之前实现的两个模块，一个是链表，另一个是分数计算。链表代码在下一篇文章，只贴出主程序和分数计算部分。

主程序，检查算式是否合法的函数未实现

#include "list.h"
#include "sz.h"

/*内部类型、常量、函数*/

#define LEVEL_NUM 20    //支持的运算级数

typedef struct
{
    List *oper;    //存运算符的链表，data段类型为Op *
    List *num;    //存数字的链表，data段类型为Fract *
    int oper_num[LEVEL_NUM];    //存每一级的运算符个数
}Pack;

typedef struct
{
    char oper;
    int level;
}Op;    //运算符及对应的级别，加减0级，乘除1级，每进入一层括号运算符对应的级别加2


static void Convert(char equation[],Pack *pack);
static int str2int(char str[],int start,int end);
static int GetSE(char str[],int s,int flag);
static void Compute(Pack *pack,Fract *ans);


int main(void)
{
    char equation[100];
    Fract ans;
    while(1)
    {
        scanf("%s",equation);
        calc(equation,&ans);
        printf("%d/%d
",ans.numer,ans.deno);
    }
    return 0;
}

void calc(char equation[],Fract *ans)
{
    Pack pack;

    //检查及完善equation，该函数未实现！！

    //转换并存入链表
    Convert(equation,&pack);

    //使用链表计算，并释放
    Compute(&pack,ans);

}

//特别说明
//对于"(-数字"这种形式，会导致str2int的参数start>end，正好会转化成"(0-数字"的形式
//因此没有用库函数
void Convert(char equation[],Pack *pack)
{
    int i,base,start;

    Op *op;
    Fract *num;

    //初始化
    pack->num=CreateList();
    pack->oper=CreateList();
    for(i=0;i<LEVEL_NUM;i++)
        pack->oper_num[i]=0;

    start=GetSE(equation,0,1);
    base=0;    //存级别的基，每进入一层括号基加2
    for(i=0;equation[i];i++)
        switch(equation[i])
        {
        case '+':case '-':case '*':case '/':
            //添加运算符
            op=(Op *)malloc(sizeof(Op));
            op->oper=equation[i];
            op->level=base+
                ( (equation[i]=='+'||equation[i]=='-')?0:1);
            AddNode(pack->oper,op,pack->oper->n);    //插入到链表尾
            pack->oper_num[op->level]++;
            
            //添加数字
            num=(Fract *)malloc(sizeof(Fract));
            num->numer=str2int(equation,start,GetSE(equation,i-1,-1));
            num->deno=1;
            AddNode(pack->num,num,pack->num->n);
            start=GetSE(equation,i+1,1);    //为下一个数字准备
            break;
        case '(':
            base+=2;
            break;
        case ')':
            base-=2;
            break;
        default:    //数字字符
            break;
        }

    //运算符和数字成对出现，存入最后多出的数字
    num=(Fract *)malloc(sizeof(Fract));
    num->numer=str2int(equation,start,GetSE(equation,i-1,-1));
    num->deno=1;
    AddNode(pack->num,num,pack->num->n);
}


//将由start和end脚标确定的字符串转换为整数
int str2int(char str[],int start,int end)
{
    int i,s=0;
    for(i=start;i<=end;i++)
        s=s*10+str[i]-'0';
    return s;
}


//从s开始向前或向后找第一个数字字符的角标
//flag为1向后，-1向前
int GetSE(char str[],int s,int flag)
{
    int i;
    for(i=s;i>=0 && str[i] && !isdigit(str[i]);i+=flag)
        ;
    return i;
}

void Compute(Pack *pack,Fract *ans)
{
    //前一运算符，运算符
    //第一个数字,第二个数字    
    Node *pop,*op,*num,*nnum;    
    int i;

    //找到最高不为0的一级
    for(i=LEVEL_NUM-1;i>=0 && !pack->oper_num[i];i--)
        ;

    for(;i>=0;i--)    //由高到低级依次计算
        for(pop=pack->oper->head,op=pack->oper->head->next,num=pack->num->head->next;
        pack->oper_num[i] ;    )
            if( ((Op*)(op->data))->level==i )    //找到级别为i的运算符
            {
                pack->oper_num[i]--;
                switch( ((Op*)(op->data))->oper)
                {
                //计算，结果存入第一个数中
                case '+':Plus(num->data,num->next->data);
                    break;
                case '-':Minus(num->data,num->next->data);
                    break;
                case '*':Multiply(num->data,num->next->data);
                    break;
                case '/':Divide(num->data,num->next->data);
                    break;
                default:    
                    printf("
Compute函数出现不可能运算符 %c
",((Op*)(op->data))->oper);
                    exit(0);
                    break;
                }

                //删除计算完成的运算符、数字
                pack->num->n--;
                pack->oper->n--;
                pop->next=op->next;
                nnum=num->next;
                num->next=nnum->next;
                free(nnum->data);free(op->data);
                free(nnum);free(op);

                op=pop->next;    //恢复op的指向
            }
            else    //没找到时继续遍历链表
                pop=op,op=op->next,num=num->next;

    //计算完成后，仅剩一个的数字为结果，运算符链表没内容，储存运算符级别的个数的数组各元素为0
    if(pack->num->n!=1 || pack->oper->n || pack->oper_num[0])
    {
        printf("Compute函数内变量异常，数字个数 %d，运算符个数 %d，0级个数 %d",
                            pack->num->n,pack->oper->n,pack->oper_num[0]);
        exit(0);
    }
    (*ans)=*(Fract *)pack->num->head->next->data;
    DestroyList(pack->num);
    DestroyList(pack->oper);
}

#ifndef SZ_H
#define SZ_H

//只有calc函数对外，可以去掉主函数来当做一个计算模块使用
//只要在项目中添加sz、list、fract

#include <ctype.h>
#include "fract.h"

void calc(char equation[],Fract *ans);

#endif

分数计算部分

#include "fract.h"

static int commom_divisor(int a,int b);    //最大公约数
static int common_multiple(int a,int b);//最小公倍数
static void reduce(int *num1,int *num2);    //约分


void Plus(Fract *num1,Fract *num2)
{
    int deno;//公分母
    
    if(num1->numer==0)    //排除0值计算
    {
        *num1=*num2;
        return;
    }
    else if(num2->numer==0) return;

    deno=common_multiple(num1->deno,num2->deno);
    num1->numer=deno/num1->deno*num1->numer+deno/num2->deno*num2->numer;
    num1->deno=deno;

}

void Minus(Fract *num1,Fract *num2)
{
    num2->numer=-num2->numer;
    Plus(num1,num2);
}

void Multiply(Fract *num1,Fract *num2)
{
    if(num1->numer==0)return;
    else if(num2->numer==0)
    {
        num1->numer=0;
        return;
    }

    reduce(&num1->deno,&num2->numer);
    reduce(&num1->numer,&num2->deno);

    num1->numer*=num2->numer;
    num1->deno*=num2->deno;

}

void Divide(Fract *num1,Fract *num2)
{
    int temp;
    if(num2->numer==0)
    {
        printf("除数不能为0
");
        exit(0);
    }
    temp=num2->numer;
    num2->numer=num2->deno;
    num2->deno=temp;
    Multiply(num1,num2);
}


static void reduce(int *num1,int *num2)    //约分并保持原来的正负号
{
    int temp,i;
    
    /*i为0表示都为正，i为1表示num1为正，2表示num2为正，3表示都为负*/
    if(*num1<0)
    {
        *num1=-*num1;
        if(*num2<0)
        {
            *num2=-*num2;
            i=3;
        }
        else i=2;
    }
    else
        if(*num2<0)
        {
            *num2=-*num2;
            i=1;
        }
        else i=0;

    temp=commom_divisor(*num1,*num2);
    *num1/=temp;
    *num2/=temp;

    switch(i)
    {
        case 0:break;
        case 1:*num2=-*num2;break;
        case 2:*num1=-*num1;break;
        case 3:*num1=-*num1;*num2=-*num2;break;
    }
}


static int commom_divisor(int a,int b)
{
     int temp,r;
     
    if(a<b)
    {
        temp=a;
        a=b;
        b=temp;
    }
    
    while((r=a%b))
    {
        a=b;
        b=r;
     }
     
    return b;
}

static int common_multiple(int a,int b)
{
    return a*b/commom_divisor(a,b);
}

#ifndef FRACT_H
#define FRACT_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

//如果有负号则在分子上
typedef struct
{
    int numer;    //分子
    int deno;    //分母
}Fract;

//分数的四则运算，结果存在num1中
void Plus(Fract *num1,Fract *num2);
void Minus(Fract *num1,Fract *num2);
void Multiply(Fract *num1,Fract *num2);
void Divide(Fract *num1,Fract *num2);

#endif

控制台程序源代码 sz.7z

借用如鹏的对话框模版，及上面的计算器部分，实现的图形计算器

代码及程序 calc.7z