6.QT-简易计算器实现(详解)
2024-08-25 22:14:58
界面展示
1.用户界面类设计
需要使用QWidget组件作为顶层窗口，QLineEdit组件作为输入框，QPsuhButton作为按钮
1.1 在代码里处理按键消息时,需要处理下用户输入的格式(方便逻辑模块计算)
1)匹配括号成对出现,左括号必然先于右括号出现
- 当有左括号出现时,则status++
- 当有右括号出现时,并且status！=0时,则右括号有效,并status--
2)判断每个按键是否合法
数字前面不能为:右括号
比如:
+)* //出错,数字5前面不能为右括号
小数点前面不能为空,只能是数字,并且一串数字只能有一个小数点
比如:
1.23. //出错,一串数字只能有一个小数点
加减号前面不能为:小数点,并且前面不能连续有两次加减乘除,或者是(和运算符
比如:
*-+ //出错,+号前面出现两次加减乘除
. + //出错,+号前面不能有小数点
-(--) //出错, -5数字前面有个减号
乘除号前面不能为:左括号,空,小数点,加减乘除,
比如:
*+(/+) //出错, *前面不能为空,且除法前面不能为左括号
左括号前面不能为:右括号,数字,小数点,并且前面不能连续有两次加减乘除
比如:
( )+(+) //出错,( 前面不能为数字
右括号前面不能为:空,加减乘除,小数点,左括号,并且与左括号成对出现
比如:
) + (+ .) //出错,右括号不能出现在开头,并且右括号前面不能有小数点
2.逻辑模块类设计
如何计算四则运算表达式.比如:
2.1 将中缀表达式进行数字和运算符的分离,并保存到队列里
1)需要考虑 + - 是正负号,还是加减运算符
当+-出现在表达式开头时,表示为正负号,比如:
+-; //+出现在开头,说明这个+,表示的是正号,而不是加号
当出现+-时,并且前面还有运算符时,表示为正负号,比如:
*-; //-前面还有*,说明这个-,表示的是负号,而不是减号
当出现+-时,并且前面还有左括号时,表示为正负号,比如:
+(-+) //-前面还有(,说明这个-,表示负号,而不是减号
2)以下图的中缀表达式为例
分离后,队列的每个元素应该为:
str[] = "+9"
str[] = "+"
str[] = "("
str[] = "-3"
str[] = "-"
str[] = "-1"
str[] = ")"
str[] = "*"
str[] = "-5"
2.2 将分解出来的中缀表达式队列 转换为后缀表达式队列
比如+9 + (-3 - -1)* -5，转换为后缀表达式为:
+9, -3, -1, -, -5, *, +
后缀表达式队列的每个元素应该为:
str[] = "+9"
str[] = "-3"
str[] = "-1"
str[] = "-"
str[] = "-5"
str[] = "*"
str[] = "+"
思路
由于运算符处于后缀,所以需要使用栈,用来存储运算符以及括号
转换过程
-当队列元素为数字时
- 直接保存到队列
-当队列元素为加减时
- 判断栈顶的运算优先级,由于+-的优先级小于等于所有运算符
- 所以循环取出栈顶的运算符并入队列
- 直到遇到栈为空、遇到左括号时才停止,最后再将当前+-入栈
-当队列元素为乘除时
- 判断栈顶的运算优先级,由于*/的优先级只小于等于*/
- 所以循环判断栈顶运算符,如果栈顶运算符是*/,则取出并入栈
- 直到遇到栈为空、遇到左括号、遇到+-时才停止,最后再将当前*/入栈
-当前队列元素为左括号时
- 直接入栈
-当前队列元素为右括号时
- 循环将栈顶运算符出栈并入队列
- 直到遇到左括号停止,并将左括号出栈弃掉.
-当队列元素判断结束后
- 判断栈是否为空,如果不为空,则将栈存储的运算符出栈并入队列
示意图如下所示
2.3 将后缀表达式的值计算出来
通过逆波兰表达式计算,思路如下
遇到数字时
- 入栈
遇到运算符时
- 依次取出右、左操作数,然后进行计算(有除法时,需要判断除数是否为0)
- 计算完成后,再将结果入栈
当后缀表达式队列对空时
- 表示遍历结束,此时栈中若只剩下唯一数字,则算出了结果答案.
示意图如下所示
3.代码实现
3.1 与界面相关的模块,用QCalculatorUI类实现
QCalculatorUI.h代码如下:
#ifndef QCALCULATORUI_H
#define QCALCULATORUI_H #include <QWidget>
#include <QLineEdit>
#include <QPushButton>
#include <QDebug>
#include <QString>
#include "QCalculatorDec.h" class QCalculatorUI : public QWidget
{
Q_OBJECT private:
QCalculatorDec mDec;
QLineEdit *mline; //显示行
QPushButton *mbuton[]; //按钮成员
QCalculatorUI();
bool construct(); private slots:
void handler_clicked(); //处理按键消息 public:
int MatchingBoth(QString &str1,const char *str2); //匹配str1和str2,判断str1是否有str2的字符
int LastMatchingBoth(QString &str1,const char *str2); //反向匹配str1和str2
static QCalculatorUI* NewIntance(); //成员需要资源申请,所以使用二阶构造
void show();
};
#endif // QCALCULATORUI_H
QCalculatorUI.cpp代码如下:
#include "QCalculatorUI.h" QCalculatorUI::QCalculatorUI() : QWidget(NULL,Qt::WindowCloseButtonHint)
{
} bool QCalculatorUI::construct()
{
int ret;
const char* butnText[]=
{
"<-","CE",
"","","","+","(",
"","","","-",")",
"","","","*","=",
"", ".","/",
}; const int butnPos[][]= //存放 x y w h
{
{,,,},{,,,}, //<- CE
{,,,},{,,,},{,,,},{,,,},{,,,}, //7 8 9 + （
{,,,},{,,,},{,,,},{,,,},{,,,}, //4 5 6 - ）
{,,,},{,,,},{,,,},{,,,},{,,,}, //1 2 3 * =
{,,,}, {,,,},{,,,}, //0 . /
}; mline =new QLineEdit(this);
if(mline==NULL)
return false;
mline->resize(,);
mline->move(,);
mline->setAlignment(Qt::AlignRight);
mline->setReadOnly();
// mline->setFont(QFont(0,10)); //设置字体
this->setWindowTitle("计算器");
for(int i=;i<;i++)
{
mbuton[i]= new QPushButton(butnText[i],this);
if(mbuton[i]==NULL)
return false; mbuton[i]->resize(butnPos[i][],butnPos[i][]);
mbuton[i]->move(butnPos[i][],butnPos[i][]); ret = QObject::connect(mbuton[i],SIGNAL(clicked()),this,SLOT(handler_clicked()));
if(ret==false)
return false;
}
return true;
} QCalculatorUI* QCalculatorUI::NewIntance() //二阶构造
{
QCalculatorUI* ret = new QCalculatorUI();
if(ret==NULL || !ret->construct())
{
delete ret;
return NULL;
}
return ret;
} int QCalculatorUI::LastMatchingBoth(QString& str1,const char* str2) //反向匹配str1和str2
{
for(int i=str1.length();i>=;i--)
{
for(unsigned int j=;j<strlen(str2);j++)
if(str1[i]==str2[j])
return i;
}
return -;
} int QCalculatorUI::MatchingBoth(QString& str1,const char* str2) //匹配str1和str2,判断str1是否有str2的字符
{
for(int i=;i<str1.length();i++)
{
for(unsigned int j=;j<strlen(str2);j++)
if(str1[i]==str2[j])
return i;
}
return -;
} void QCalculatorUI::handler_clicked() //处理按键消息
{
static int ClearLine=;
static int bracket_cnt=; //圆括号计数
QPushButton *btn =dynamic_cast<QPushButton* >(sender()); //获取对象
QString line = mline->text();
QString text = btn->text(); //获取消息 if(ClearLine)
{
mline->setText("");
line.clear();
ClearLine=;
}if(text>=""&&text<="") //数字
{
QString tmp= line.right();
if(tmp.length() && tmp[]==')') //数字前面不能为右括号
{
return;
}
line+=text;
} else if(text=="." ) //小数点
{
QString tmp= line.right();
if(tmp.length()) //小数点前面只能是数字
{
if(MatchingBoth(tmp,"")== -) //没找到数字
{
return;
}
}
else //小数点前面为空
{
return ;
} int pos= LastMatchingBoth(line,"+-*/.()"); //反向查找
if(pos!= - &&line[pos]=='.' ) //一串数字只能有一个小数点
{
return ;
}
line+=text;
} else if(text=="+"||text=="-") //加减号
{
QString tmp= line.right();
if(tmp.length()&& tmp[]=='.') //前面不能为:小数点
{
return ;
}
tmp= line.right();
if(tmp.length()==) //前面不能连续有两次加减乘除
{
if(tmp[]=='+'||tmp[]=='-'||tmp[]=='*'||tmp[]=='/'||tmp[]=='(')
if(tmp[]=='+'||tmp[]=='-'||tmp[]=='*'||tmp[]=='/')
return ;
}
line+=text;
} else if(text=="*"||text=="/") //乘除号
{
QString tmp= line.right();
if(tmp.length()) //前面不能为:左括号,小数点,加减乘除,
{
if(MatchingBoth(tmp,"(.+-*/")!= -) //查找左括号,小数点,加减乘除
{
return;
}
}
else //乘除号前面不能为空
return; line+=text;
} else if(text=="(") //左括号
{
QString tmp= line.right();
if(tmp.length()) //前面不能为:右括号,数字,小数点
{
if(MatchingBoth(tmp,")0123456789.")!= -) //查找右括号,数字,小数点
{
return;
}
} tmp= line.right();
if(tmp.length()==) //前面不能连续有两次加减乘除
{
if(tmp[]=='+'||tmp[]=='-'||tmp[]=='*'||tmp[]=='/')
if(tmp[]=='+'||tmp[]=='-'||tmp[]=='*'||tmp[]=='/')
return ;
}
line+=text;
bracket_cnt++;
} else if(text==")") //右括号
{
QString tmp= line.right();
if(bracket_cnt==) //前面没有左括号
return; if(tmp.length()) //前面不能为:加减乘除,小数点,左括号
{
if(MatchingBoth(tmp,"+-*/.(")!= -) //查找加减乘除,小数点,左括号
{
return;
}
}
else //右括号前面不能为空
return; line+=text;
bracket_cnt--;
} else if(text=="<-") //<-
{
if(line.length())
line.chop();
} else if(text=="CE") //清空
{
line.clear();
bracket_cnt=;
} else if(text=="="&& line.length())
{
QString ret=mDec.Result(line);
if(ret==NULL) //除数为0
{
line += " : ";
line +="除数不能为0";
}
else if(ret=="Error")
{
line += ":";
line +="格式出错";
}
else
{
line += "=";
line += ret;
}
ClearLine =;
}
mline->setText(line);
} void QCalculatorUI::show() //显示窗口
{
QWidget::show();
this->setFixedSize(this->width(),this->height());
}
3.2 与逻辑相关的用QCalculatorDec类实现
QCalculatorDec.h代码如下:
#ifndef QCALCULATORDEC_H
#define QCALCULATORDEC_H
#include <QString>
#include <QStack>
#include <QQueue>
#include <QDebug>
class QCalculatorDec
{
private:
QQueue<QString> Split(const QString& exp); //分离前缀
QQueue<QString> Transfer(QQueue<QString>& exp); //将中缀队列转换为后缀队列
QString Calculate(QQueue<QString>& exp); //将后缀队列计算出结果 QString Calculate(QString& l,QString& op,QString& r );
QString ValidNum(QString str); public:
QCalculatorDec();
QString Result(const QString& exp);
}; #endif // QCALCULATORDEC_H
QCalculatorDec.cpp代码如下:
#include "QCalculatorDec.h" QCalculatorDec::QCalculatorDec()
{
} QQueue<QString> QCalculatorDec::Split(const QString& exp) //分离前缀
{
QQueue<QString> ret;
QString num=""; for(int i=;i<exp.length();i++)
{
if( (exp[i]=='.') || ( (exp[i]>='') && (exp[i]<='') )) //判断小数点和数字
{
num += exp[i];
} else if(exp[i]== '(' || exp[i]== ')' || exp[i]== '*' || exp[i]== '/' )
{
if(!num.isEmpty())
{
ret.enqueue(num); //将数字入队列
num.clear();
}
ret.enqueue(exp[i]);
} else if(exp[i]== '+' || exp[i]== '-') // + - 需要特殊处理
{
if(i==) //表达式开头,说明是正负号
{
num+= exp[i];
} else if(exp[i-]=='(' || exp[i-]=='+' || exp[i-]=='-' || exp[i-]=='*' || exp[i-]=='/')
{
num+= exp[i];
}
else //否则是加减运算符
{
if(!num.isEmpty())
{
ret.enqueue(num); //将数字入队列
num.clear();
}
ret.enqueue(exp[i]);
}
}
} if(!num.isEmpty()) //遍历完成,判断是否还有数字
{
ret.enqueue(num);
num.clear();
}
return ret;
} QQueue<QString> QCalculatorDec::Transfer(QQueue<QString>& exp) //将中缀队列转换为后缀队列
{
QStack<QString> stack;
QQueue<QString> ret;
bool num_ok;
QString symbol; while(!exp.isEmpty())
{
symbol = exp.dequeue(); //出队列
symbol.toDouble(&num_ok); if(num_ok==true) //数字
{
stack.push(symbol);
} else if(symbol=="+"||symbol=="-")
{
while(!stack.isEmpty() &&(stack.top()!="("))
{
ret.enqueue(stack.pop()); //取出栈顶运算符并入队列
}
stack.push(symbol);
} else if(symbol=="*"||symbol=="/")
{
while(!stack.isEmpty() && (stack.top()!="(") && (stack.top()!="+") && (stack.top()!="-"))
{
ret.enqueue(stack.pop()); //取出栈顶运算符并入队列
}
stack.push(symbol);
} else if(symbol == "(")
{
stack.push(symbol);
} else if(symbol ==")")
{
while(!stack.isEmpty() && (stack.top()!="("))
{
ret.enqueue(stack.pop()); //取出栈顶运算符并入队列
}
if(stack.top()=="(")
stack.pop();
}
} while(!stack.isEmpty()&& (stack.top()!="(")) //遍历完成,判断栈里是否为空
{
ret.enqueue(stack.pop()); //取出栈顶运算符并入队列
}return ret;
} QString QCalculatorDec::ValidNum(QString str)
{
QString num;
if(str.indexOf(".")== -) //判断是否小数
return str; while(str.length()>) //避免0被去掉
{
num=str.right();
if(num=="."||num=="")
{
str.chop();
if(num==".")
return str;
}
else
return str;
}
return str;
} QString QCalculatorDec::Calculate(QString& l,QString& op,QString& r )
{
double left,right,res;
QString ret="";
left = l.toDouble();
right = r.toDouble();
if(op == "+")
{
res = left + right;
} else if(op == "-")
{
res = left - right;
} else if(op == "*")
{
res = left * right;
} else if(op == "/")
{
if( (right>(-0.000000000000001)) && (right<(0.000000000000001)) ) //判断除数为0
return NULL;
else
res = left/right;
} ret.sprintf("%f",res);
return ret;
} QString QCalculatorDec::Calculate(QQueue<QString>& exp) //将后缀队列计算出结果
{
QStack<QString> stack;
QString symbol,L,R,op,ret;
bool num_ok; while(!exp.isEmpty())
{
symbol = exp.dequeue(); //出队列
symbol.toDouble(&num_ok); if(num_ok==true) //数字
{
stack.push(symbol);
}
else //运算符
{
if(stack.size()<)
return "Error"; R= stack.pop();
L= stack.pop();
ret = Calculate(L,symbol,R );
if(ret==NULL)
return ret; stack.push(ret);
}
}
if(stack.size()==) //遍历完成,结果只有一个
{
return ValidNum(stack.pop());
}
else
{return "Error";
}
} QString QCalculatorDec::Result(const QString& exp)
{
QQueue<QString> q=Split(exp); //分离中缀
q=Transfer(q); //转换为后缀
return Calculate(q); //返回结果
}
3.3 main.cpp代码如下
#include <QtGui>
#include "QCalculatorUI.h"
#include "QCalculatorDec.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
/*设置字体为GBK*/
QTextCodec *codec = QTextCodec::codecForName("GBK");
QTextCodec::setCodecForTr(codec);
QTextCodec::setCodecForLocale(codec);
QTextCodec::setCodecForCStrings(codec); QApplication app(argc,argv);
QCalculatorUI* ui = QCalculatorUI::NewIntance();
if(ui==NULL)
return false; ui->show();
return app.exec();
}
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