将包含数学的字符串转换为整数的递归函数

Posted 2023-02-22

【中文标题】将包含数学的字符串转换为整数的递归函数

【英文标题】：Recursive function to convert a string containing math to integer

【发布时间】：2020-03-28 23:24:08

【问题描述】：

如果我有一个字符串 4+6*7/2 我想要一个计算值的函数，在本例中为 25。 为此，我编写了一个递归函数，逐个字符地分析字符串。

基本算法是这样的（或者应该是这样的）： 如果我们现在分析的字符是普通密码并且我们没有遇到运算符（+、-、*、/），但我们将它存储在一个名为first_nr 的字符串中，最终将成为左侧的数字运营商。我们会这样做，直到遇到操作员。如果我们遇到一个运算符，我们会存储它是哪个运算符，以便我们知道以后要做什么。因为我们遇到了一个运算符，所以我们现在必须将以下数字添加到另一个名为second_nr 的字符串中，该字符串最终将成为运算符右侧的数字。 [我已经实现到这里] 当然我们还需要考虑计算的顺序，所以我会先忽略所有的加号和分钟，直到分析完所有的时间和除法。

这样，如果我有例如以下操作字符串： 123+789+4。我的函数首先将123 放入first_nr，然后查看运算符并将+ 存储在operator 中。因为operator != NULL 现在它添加了以下数字，即789 到second_str。结合这三个参数，我们可以形成first_nr + operator + second_str，在这种情况下为123+789。我的程序需要在遇到下一个运算符之前执行它，因此在这种情况下它将形成 912+4 并重复递归。

我努力了，但还是有很多漏洞。现在，如果我能让字符串 12+5 运行，我会很高兴。所以忽略除加号之外的所有运算符，忽略计算顺序（第一次和除法，然后是加号和最小值），并忽略一个字符串中的多个运算符。

如果我可以让最基本的字符串运行，我会改进我的算法以处理更复杂的字符串。

我的努力：

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>

//Enumeration of all the possible
//math operators
enum Operator 
    PLUS,
    MIN,
    TIMES,
    DIVIDE,
    UNDEFINED
;




/************************IGNORE********************/
Operator charToOperator(char c) 
    switch(c) 
        case '+':
            return Operator::PLUS;
            break;
        case '-':
            return Operator::MIN;
            break;
        case '*':
            return Operator::TIMES;
            break;
        case '/':
            return Operator::DIVIDE;
            break;
        default:
            return Operator::UNDEFINED;
            break;
    

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

/*
 * Recursive function performing all the calculations from an action string.
 * For example, if the string actions has value "5+7" in the first recursive run
 * result should contain 12 after the last recursion.
 *
 * :param result: Double containing the calculated result after the last recursion
 * :param actions: Action string (what you type in your calculator; e.g: 5+5). We analyze the first character of this string each time and add it to first_nr, second_nr, or make it the operator. First character gets deleted after each recursion
 * :param first_nr: Empty at first recursion, number of left side of the operator. So in 55+77 this paramater will be "55". Gets resetted at the next operator
 * :param second_nr: Idem as first_nr but for the right side of the operator.
 * :param oper: Operation to calculate the first_nr and second_nr
 */
int calculate(double& result, std::string& actions, std::string& first_nr, std::string& second_nr, Operator& oper) 
    //Base-condition:
    //If action string is empty return 
    if (actions == "") 
       return result;
    

    //Get first character from action string
    char c = actions[0];

    //If first character is an operator
    char operatorInChar[] = '+', '-', '*', '/';
    if (std::find(std::begin(operatorInChar), std::end(operatorInChar), c) != std::end(operatorInChar)) 
        //If operator is not yet set in a previous recursion
        if (oper == NULL || oper == Operator::UNDEFINED) 
            oper = charToOperator(c);

            //If second_nr is not empty, we need to calculate the two numbers together
            if (second_nr != "") 
                //Update result
                result = std::stod(first_nr) + std::stod(second_nr); //For now we only implement plus

                //Calculation is done, so reset first_nr, second_nr and operator
                //for the next 'first_nr [operator] second_nr' block in the action string
                first_nr = "";
                second_nr = "";
                oper = Operator::UNDEFINED;
            
        
     else 
        //If the character is not a operator but a number we append it to the correct nr
        //we add to first_nr if the operator is not yet set, if we already encountered an operator
        //we add to second_nr.
        //e.g: actions = "123+789"

        if (oper == NULL || oper == Operator::UNDEFINED) 
            first_nr += c;
         else 
            second_nr += c;
        

    

    //Remove first character from action string because it's analysed in this recursion
    actions = actions.erase(0, 1);

    //Make recursive call
    return calculate(result, actions, first_nr, second_nr, oper);


int main() 
    //String we want to calculate
    std::string str = "5+7";
    std::string str_copy_for_output = str;

    //Variables
    double result = 0;
    std::string first_nr = "";
    std::string second_nr = "";
    Operator oper = Operator::UNDEFINED;

    //Call function
    int calculation = calculate(result, str, first_nr, second_nr, oper);

    //Output
    std::cout << str_copy_for_output << " = " << calculation << std::endl;

    return 0;

问题是result 始终为 0。任何帮助将不胜感激！

【问题讨论】：

actions = actions.erase(0, actions.size()); 这会清除整个字符串，不是吗？

@O'Niel 你能解释一下这个表达式 4+6*7/2 是如何给出 23 的吗？

您可能还想研究递归下降解析器。

@VladfromMoscow 25。大声笑对不起。对我来说是深夜。

@user3365922 是的，在我的代码中对其进行了编辑。但同样的问题仍然存在。

【参考方案1】：

单步执行程序（使用调试器，printfs 到处都是，或者至少在精神上）。几个有趣的点，按顺序排列：

oper 是 UNDEFINED（它不能是 NULL，因为它不是指针；编译器会警告你），first_nr 是“”，second_nr 是“”，actions 是“5+7”。 first_nr += c; 被执行。 oper 是 UNDEFINED，first_nr 是“5”，second_nr 是“”，action 是“+7”。 oper = charToOperator(c); 被执行。 oper 是 PLUS，first_nr 是“5”，second_nr 是“”，action 是“7”。

哎呀！ “+”不再在actions 中，所以actions[0] 将永远不会在operatorInChar 中找到，并且该分支将不再执行。您可能需要在字符串末尾额外执行它。

【讨论】：

是的，我已经做过并且已经尝试过了。我知道如何调试，因此我发现我的算法有问题。我正在寻求有关如何修复我的算法的小而明确的建议。您能否详细说明一下“您可能需要在字符串末尾额外执行它”？

@O'Niel 当您的算法到达actions == "" 的位置时，它需要处理排队的数据，即nr_first、operator 和nr_second（如果存在，如在您的例如），读取除第一个运算符之外的任何运算符后的操作方式相同。

我将代码放在第 77 行的 if (second_nr != "") 到第 54 行的 if (action == "") 中。得到了这个错误：terminating with uncaught exception of type std::invalid_argument: stod: no conversion

调试你的程序。去做吧。逐步检查值。请注意，NULL 在许多系统上是文字 0（包括您的系统，否则您的程序将无法编译），Operator::PLUS 也等于 0（作为第一个枚举器），因此等于 NULL。这绝对不是你想要的。考虑使用enum class 来防止此类错误。

问题确实在于将枚举与 NULL 进行比较。现在它适用于5+7。回答采纳！谢谢！