用Visual C# 实现四则混合运算

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　　本文是介绍使用Visual C#实现自动计算四则混合运算的一种方法，在.NET1.1框架中，还没有包含全现成的类，不过，现在经过我们下文的介绍，大家完全可以自己写一个，作用嘛，没什么，就是熟悉一下栈的用法，或者家里有上小学的，可以写一个程序给孩子练习一下四则混合运算也行，哈哈，废话不多说了，讲正题吧。

　　出一个典型的算术题： (6+2*5)/4

　　从题中，我们首先算 2*5=10 接下来算 6+10=16 最后算 16/4 =4 所以，结果是4

　　计算机怎么算？还好前辈给我们列出来一堆的算法，我们随便选一个就可以了。

　　第一种算法

　　使用栈来解决，意思就是把不优极最低的压到栈的最下面去，按照先进后出的原则，那么最优先级最低的就是最后计算了。

　　计算过程：

　　我们建立两个栈，一个是数据栈，一个是计算符号栈，以(6+2*5)/4为例子，看看倒底是怎么计算的。

　　假设：

　　1)优先级

　　符号之间的优先级如下：

　　( ) -1

　　+,- 0

　　*,/ 1

　　数值越大，则越优先，同级别的比较时 先出现的优先。

　　2）将(,)设为特殊运算符，即单目运算，两邻两个运算符则可对消。

　　3) 计算条件

　　(1) 当前运算符不等于（特殊结束符）

　　(2) 运算符栈里的运行算个数=1时

　　(3) 出栈口的运算符优先级高于将要入栈的运算符时或者两者可对消时。

　　计算时，则将符号出栈参与计算，数值栈的出栈口前两位元素出栈参与计算，计算结果值向数值栈压栈，并进行递归此操作。

　　图1：

　　1) ( 压入符号栈 2 ) 6压入数值栈

　　3) （与+比较优先级，认为（比+优先级低，则不满足计算条件，将+压入符号栈.

　　图2：

　　1) 将2 压入数值栈。

　　2) 将*与+比较优先级，算得+优先级低于*，则不满足计算条件，将*压入符号栈。

　　图3：

　　1) 将 5压入数植栈。 2) 将*与)比较优先级，得出*比)优先级要高。进行计算，将*出栈、5、2出栈，参与计算

　　图4：

　　1) 将 2*5 =10的结果压入数值栈。

　　2) （递归）比较 +与)优先级，得出+比)优先级要高。再进行计算，将+出栈、10、6出栈，参与计算。

　　图 5：

　　1) 将 6+10 =16的结果压入数值栈。

　　2) （递归）比较 )与(优先级，得出两者可以对消，将(符号出栈，与)对消，继续取下一个符号。

　　图6：

　　1) 将/入符号栈。

　　2）将4入数值栈。

　　3) 发现算式结束符，则进行计算, 将 /、4’、16出栈，参与计算。

　　图7：

　　1) 将计算结果压入数值栈。

　　成功了! 辛苦的计算工作终于干完了，看起来比人脑计算复杂多了：）

　　第二种算法

　　第二种方法，我们简单的提一下，在这里不作详细过程的叙述。第二种，就是使用树的方式，将一个算式组织成一定规律的树，之后，再进行遍历计算即得得到结果。还是以上面的算式作例子，最终形成的树的样式：（注意()这个符号要特殊处理）

　　图8：

　　使用树的深度遍历即可算出最终的结果。

　　程序实现

　　本文，给出使用栈处理四则运算的C#实现方法，如下：

CalUtility.csusing System;namespace Calculate{　/// summary　/// CalUtility 的摘要说明。　/// 读算式辅助工具　/// /summary　public class CalUtility　{　　System.Text.StringBuilder StrB;　　private int iCurr=0;　　private int iCount=0;　　/// summary　　/// 构造方法　　/// /summary　　public CalUtility(string calStr)　　{　　　StrB = new System.Text.StringBuilder(calStr.Trim());　　　iCount = System.Text.Encoding.Default.GetByteCount(calStr.Trim());　　}　　/// summary　　/// 取段，自动分析数值或计算符　　/// /summary　　/// returns/returns　　public string getItem()　　{　　　//结束了　　　if(iCurr==iCount)　　　　return "";　　　char ChTmp = StrB[iCurr];　　　bool b=IsNum(ChTmp);　　　if(!b)　　　{　　　　iCurr++;　　　　return ChTmp.ToString();　　　}　　　string strTmp="";　　　while(IsNum(ChTmp)==b && iCurriCount)　　　{　　　　ChTmp = StrB[iCurr];　　　　if(IsNum(ChTmp)==b)　　　　　strTmp +=ChTmp;　　　　else　　　　　break;　　　　iCurr++;　　　}　　　return strTmp;　　}　　/// summary　　/// 是否是数字　　/// /summary　　/// param name="c"内容/param　　/// returns/returns　　public bool IsNum(char c)　　{　　　if((c=’0’ && c=’9’)|| c==’.’)　　　{　　　　return true;　　　}　　　else　　　{　　　　return false;　　　}　　}　　/// summary　　/// 是否是数字　　/// /summary　　/// param name="c"内容/param　　/// returns/returns　　public bool IsNum(string c)　　{　　　if(c.Equals(""))　　　　return false;　　　if((c[0]=’0’ && c[0]=’9’)|| c[0]==’.’)　　　{　　　　return true;　　　}　　　else　　　{　　　　return false;　　　}　　}　　/// summary　　/// 比较str1和str2两个运算符的优先级，ture表示str1高于str2，false表示str1低于str2　　/// /summary　　/// param name="str1"计算符1/param　　/// param name="str2"计算符2/param　　/// returns/returns　　public bool Compare(string str1,string str2)　　{　　　return getPriority(str1)=getPriority(str2);　　}　　/// summary　　/// 取得计算符号的优先级　　/// /summary　　/// param name="str"计算符/param　　/// returns/returns　　public int getPriority(string str)　　{　　　if(str.Equals(""))　　　{　　　　return -1;　　　}　　　if(str.Equals("("))　　　{　　　　return 0;　　　}　　　if(str.Equals("+")||str.Equals("-"))　　　{　　　　return 1;　　　}　　　if(str.Equals("*")||str.Equals("/"))　　　{　　　　return 2;　　　}　　　if(str.Equals(")"))　　　{　　　　return 0;　　　}　　　return 0;　　}　}}IOper.csusing System;namespace Calculate{　/// summary　/// IOper 的摘要说明。　/// 计算符接口　/// /summary　public interface IOper　{　　/// summary　　/// 计算符计算接口计算方法　　/// /summary　　/// param name="o1"参数1/param　　/// param name="o2"参数2/param　　/// returns/returns　　object Oper(object o1,object o2);　}}Opers.csusing System;namespace Calculate{　/// summary　/// Opers 的摘要说明。　/// 各类计算符的接口实现，加减乘除　/// /summary　public class OperAdd:IOper　{　　public OperAdd()　　{　　　//　　　// TODO: 在此处添加构造函数逻辑　　　//　　}　　#region IOper 成员　public object Oper(object o1, object o2)　{　　Decimal d1 = Decimal.Parse(o1.ToString());　　Decimal d2 = Decimal.Parse(o2.ToString());　　return d1+d2;　}　#endregion}public class OperDec:IOper{　public OperDec()　{　　//　　// TODO: 在此处添加构造函数逻辑　　//　}　#region IOper 成员　public object Oper(object o1, object o2)　{　　Decimal d1 = Decimal.Parse(o1.ToString());　　Decimal d2 = Decimal.Parse(o2.ToString());　　return d1-d2;　}　#endregion}public class OperRide:IOper{　public OperRide()　{　　//　　// TODO: 在此处添加构造函数逻辑　　//　}　#region IOper 成员　public object Oper(object o1, object o2)　{　　Decimal d1 = Decimal.Parse(o1.ToString());　　Decimal d2 = Decimal.Parse(o2.ToString());　　return d1*d2;　}　#endregion}public class OperDiv:IOper{　public OperDiv()　{　　//　　// TODO: 在此处添加构造函数逻辑　　//　}　#region IOper 成员　public object Oper(object o1, object o2)　{　　Decimal d1 = Decimal.Parse(o1.ToString());　　Decimal d2 = Decimal.Parse(o2.ToString());　　return d1/d2;　}　#endregion}}OperFactory.csusing System;namespace Calculate{　/// summary　/// OperFactory 的摘要说明。　/// 计算符接口工厂　/// /summary　public class OperFactory　{　　public OperFactory()　　{　　}　　public IOper CreateOper(string Oper)　　{　　　if(Oper.Equals("+"))　　　{　　　　IOper p = new OperAdd();　　　　return p;　　　}　　　if(Oper.Equals("-"))　　　{　　　　IOper p = new OperDec();　　　　return p;　　　}　　　if(Oper.Equals("*"))　　　{　　　　IOper p = new OperRide();　　　　return p;　　　}　　　if(Oper.Equals("/"))　　　{　　　　IOper p = new OperDiv();　　　　return p;　　　}　　　return null;　　}　}}Calculate.csusing System;using System.Collections;namespace Calculate{　/// summary　/// Calculate 的摘要说明。　/// 计算实现主类　/// /summary　public class Calculate　{　　/// summary　　/// 算术符栈　　/// /summary　　private ArrayList HList;　　/// summary　　/// 数值栈　　/// /summary　　public ArrayList Vlist;　　/// summary　　/// 读算试工具　　/// /summary　　private CalUtility cu;　　/// summary　　/// 运算操作器工厂　　/// /summary　　private OperFactory of;　　/// summary　　/// 构造方法　　/// /summary　　/// param name="str"算式/param　　public Calculate(string str)　　{　　　//　　　// TODO: 在此处添加构造函数逻辑　　　//　　　HList = new ArrayList();　　　Vlist = new ArrayList();　　　of = new OperFactory();　　　cu = new CalUtility(str);　　}　　/// summary　　/// 开始计算　　/// /summary　　public object DoCal()　　{　　　string strTmp=cu.getItem();　　　while(true)　　　{　　　　if(cu.IsNum(strTmp))　　　　{　　　　　//如果是数值，则写入数据栈　　　　　Vlist.Add(strTmp);　　　　}　　　　else　　　　{　　　　　//数值　　　　　Cal(strTmp);　　　　}　　　　if(strTmp.Equals(""))　　　　　break;　　　　strTmp=cu.getItem();　　　}　　　return Vlist[0];　　}　　/// summary　　/// 计算　　/// /summary　　/// param name="str"计算符/param　　private void Cal(string str)　　{　　　//符号表为空，而且当前符号为""，则认为已经计算完毕　　　if(str.Equals("")&&HList.Count==0)　　　　return;　　　if(HList.Count0)　　　{　　　　//符号是否可以对消？　　　　if(HList[HList.Count-1].ToString().Equals("(") && str.Equals(")"))　　　　{　　　　　HList.RemoveAt(HList.Count-1);　　　　　if(HList.Count0)　　　　　{　　　　　　str=HList[HList.Count-1].ToString();　　　　　　HList.RemoveAt(HList.Count-1);　　　　　　Cal(str);　　　　　}　　　　　return;　　　　}　　　　//比较优先级　　　　if(cu.Compare(HList[HList.Count-1].ToString(),str))　　　　{　　　　　//如果优先，则计算　　　　　IOper p = of.CreateOper(HList[HList.Count -1].ToString());　　　　　if(p!=null)　　　　　{　　　　　　Vlist[Vlist.Count -2] = p.Oper(Vlist[Vlist.Count-2],Vlist[Vlist.Count-1]);　　　　　　HList.RemoveAt(HList.Count -1);　　　　　　Vlist.RemoveAt(Vlist.Count -1);　　　　　　Cal(str);　　　　　}　　　　　return;　　　　}　　　　if(!str.Equals(""))　　　　　HList.Add(str);　　　}　　　else　　　{　　　　if(!str.Equals(""))　　　　　HList.Add(str);　　　}　　}　}}

　　后记

　　使用这种方法，我们可以完成更复杂的混合运算，比如说：可以支持函数运算的混合运算，更进一步，可以支持自定义函数的混合运算，最终可以将这种算法运用在自定义报表、工资处理等等应用领域，很希望有相关兴趣的朋友与我交流。