• 程序设计第三次作业---C++计算器雏形


    第一次尝试:(此时题目尚未更改,我按要求把-和数字连起来输出)

    我在学习完相关的C++类的知识还有STL中stack和queue的用法之后,大概捋清了题意。用不到十五分钟的时间敲出了代码1的大体,但还是由于自己对相关知识的不熟悉,修改大大小小的错误花费了我一天的时间,代码1如下。

    • 代码1.cpp:
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<cstdio>
    using namespace std;
    class Scan
    {
    	// private section
    	public:
    		void ToStringQueue(string input);
    };
    void Scan::ToStringQueue(string input)
    {
    	string s;//Define a string "s",and store(存储) something by using it.
    	queue<string>que;//Define a queue "que".
    	int m,n,i,j,t=0;
    	n=input.size();//Define int n,"n = string's length".
    	for(i=0;i<n;i++)//mistake:i=1;i<=n;
    	{
    		if(input[i]=='-')
    		{
    			t=1;
    			
    			que.push(s);//
    			s.clear();//clear s 
    			
    			s+=input[i];
    			continue;
    		}
    		else
    		{
    			if(t==1)// '-' 
    			{
    				if(input[i]=='('||input[i]==')'||input[i]=='+'||input[i]=='*'||input[i]=='/')
    				{
    					t=0;
    					
    					que.push(s);
    					s.clear();
    					
    					s+=input[i];
    					
    					que.push(s);//que.push(input[i]);
    					s.clear();     
    				}
    				else
    				{
    					s+=input[i];
    			        continue;
    				}
    			}
    			else
    			{
    				if(input[i]=='('||input[i]==')'||input[i]=='+'||input[i]=='*'||input[i]=='/')
    				{
    					que.push(s);
    					s.clear();
    					
    					s+=input[i];
    					
    					que.push(s);//que.push(s);
    					s.clear();
    				}
    				else
    				{
    					s+=input[i];
    					continue;
    				}
    			}
    		}
    	}
    	
    	m=s.size();
    	if(m!=0)que.push(s);//check s 
    	s.clear();
    	
    	while(que.empty()==0)//mistake:j<n;
    	{
    		cout<<que.front()<<endl;
    		que.pop();
    	}
    }
    
    int main()
    {
    	int n=0,i,j;
    	Scan sc;//实例化对象miss 
    	string b;
    	cin>>b;
    	sc.ToStringQueue(b);
    	return 0;
    }
    //example:
    //-100+(98-97)*2
    //-100+(98+97)*2
    //100*(99-98)
    //100*10+1000
    //100*10-100*(98*97-1)+100
    //
    
    • 输入样例:100*10-100*(98*97-1)+100
    • 运行结果:

    思路分析:

    • 大概来阐述一下我的思路,在void Scan::ToStringQueue(string input)接收完队列input以后,首先定义一个空字符串s和一个类型为queue<string>的队列que(定义语句:queue<string>que;),其次利用string的函数input.size()把字符串input的长度(一共有几个字符)赋值给int类型的n,再利用for循环对一个个字符进行判断。

    • 我还定义一个int类型的变量t:int t=0;,并且利用t的值进行状态判断。这里使用bool变量进行判断也是可以的。

    • 如果此时for循环处理的字符input.[i]-(这里利用==判断两个字符是否相同),把t的值转换成1。而语句que.push(s);s.clear();是把s之前储存的内容push到队列que,再利用函数s.clear()清除字符串里的字符。然后把-存储到字符串s里:s+=input[i];(这里我犯了一个错误),continue。然后对下一个元素进行判断,如果是数字再利用+=存储到字符串s,利用continue,一直到下一个字符串input的元素不是数字为止,比如-100+,s存储到-100的时候,把s的内容push到队列里,再清空字符串s,对下一个元素进行判断。如果不是数字,而是+,/,*,(,)这样的符号的话,和上面同理,先把s先前存储的内容push,清空s,再利用+=把此时判断的字符存储到字符串s上,再push到队列que,清空s。

    • 简单来说,如果遇到-,把t的值转为1,再看下一个元素,如果下一个元素是数字再进行存储的操作;如果是其他字符就把s存储的先前内容push,清空s,再把s现在要存储的东西push,清空s,把t的值转为0。
    • 在for循环结束后,有如下代码:
    	m=s.size();
    	if(m!=0)que.push(s);//check s 
    	s.clear();
    

    利用函数s.size()把此时字符串的长度赋值给int类型的m,判断m是否为0,如果不为0,说明s仍有存储的内容尚未push,把剩下的内容push并清空s。

    • 根据上面的测试结果,读者会发现,输出结果多了几个行,而且输出并没有按照要求放在一个类里面。

    • 为什么会多输出 (换行符)呢,这个问题我们先放一放。

    • 关于第二个问题,代码1是我的最开始的测试代码,它用于验证我的大体思路和想法是否正确,与最后的成品相比亘长且不成熟。
      在代码1的编写过程中我遇到了大大小小的问题,下面即是我对这些问题的一个总结和反思。

    问题1:for(i=1;i<=n;i++)

    这个问题跟我之前给数组元素赋值有关,如果有n个变量需要我输入,我喜欢从a[1]开始(假如定义了一个数组a),这给我带来了方便,但是也是一个坏习惯。
    而此处,我输入一个字符串input,比如是-100+99-就是由input.[0]存储的。
    我在发现这个问题以后把i=1改成了i=0,但是i<=n忘记更改了,于是输出结果的后面莫名多了个a。

    最后发现它的时候我也是醉了...马虎过头。

    • 解决方法:for(i=0;i<n;i++);

    问题2:que.push(input[i]);

    这是我之前的push语句,编译并没有通过,主要原因是队列que存储的是string类型,定义que的语句:queue<string>que;,而input[i]是字符类型,与函数push传递的变量类型string不相符。

    • 解决方法:自定义一个空字符串s,来储存字符input.[i]

    问题3:主函数里未实例化对象。

    这是C++类的知识,在这个.cpp文件里我定义了一个Scan类,并且类外定义了函数:void ToStringQueue(string input),这与::运算符有关。
    而在主函数中如果想要调用Scan类中声明的函数ToStringQueue,就必须实例化一个Scan类的对象。
    参考:实例化对象

    • 解决方法:在主函数里面定义一个对象sc:Scan sc; 然后通过调用函数ToStringQueue:
      sc.ToStringQueue(input)
    • 关于"::"运算符

    第二次尝试(-单独一行):

    在第一次尝试的铺垫和理解下,第二次尝试我试着把class的声明内容放到.h文件内,而其他定义内容则在.cpp文件内进行。

    代码2:

    • .h
    #ifndef CALCULATOR_H
    #define CALCULATOR_H
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    /*
     * No description
     */
    class Print
    {
    	public:
    		void pout();
    };
    class Scan
    {
    	// private section
    	public:
    	    void ToStringQueue(string input);
    };
    
    #endif // CALCULATOR_H
    
    
    • .cpp:
    #include "calculator.h" // class's header file
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    queue<string>que;
    string s;
    void Scan::ToStringQueue(string input)
    {
    	int n=input.length(),m=0,i,j;//n是字符串input的长度
    	for(i=0;i<n;i++)//n has no define; 
    	{
    		if(input[i]=='-'||input[i]=='+'||input[i]=='('||input[i]==')'||input[i]=='/'||input[i]=='*')
    		{
    			que.push(s);
    			s.clear();
    			
    			s+=input[i];
    			
    			que.push(s);
    			s.clear();
    		}
    		else
    		{
    			s+=input[i];
    			continue;
    		}
    	}
    	m=s.size();//利用m判断s是否为空串
    	if(m!=0)que.push(s);
    	s.clear();
    }
    
    void Print::pout()//输出函数pout单独声明在out类里
    {
    	while(que.empty()==0)
    	{
    		cout<<que.front()<<endl;
    		que.pop();
    	}
    }
    int main()
    {
    	Scan Sc;//实例化对象Sc
    	Print Put;//实例化对象Put
    	string input;
    	cin>>input;
    	Sc.ToStringQueue(input);
    	Put.pout();
    	return 0;
    }
    //example:-100+(98-97)*2
    
    • 输入样例:-100+(98-97)*2
    • 运行结果:

    思路分析:

    • .cpp文件与代码1类似,我这里仍然利用一个空字符串s来存储input的元素。不同的是,由于题目做出了改变,我这里并没有对-进行判断。
    • 而代码2比较特别的地方在于它的.h文件,我把对于Scan和Print类的声明放在了.h文件里,那么.h文件里就是声明类的部分,.cpp文件里是定义函数及其他的部分。
    • 注意,我创建的.h.cpp文件都是在同一个工程里(工程1),在.cpp文件的开头需加上:#include"calculator";来包括calculator.h这个头文件。

    问题:

    因为在这之前有了代码1的实战体验,敲代码2比较快,而且错误少。在刚开始我忘记对n进行赋值(但是对它进行了初始化:n=0;),导致队列que内并没有push进东西:

    没有输出说明循环出了问题,很快我就找到了n并解决了这个问题:n=input.length();

    到目前为止,我把代码的大体已经成功的写出来了,现在仍然还有等待我解决的问题和要求:

    要求:

    • 1)当输入的数字超过10位(包括小数位)时,报错。
      1. 能够处理不超过10位的任意实数。
      1. 代码要有注释,变量名要有意义。
      1. 遵循编码规范(编码规范参考),可读性尽可能好。

    以下是我根据要求做出的改进:

    代码3:

    .h文件:

    #ifndef CALCULATOR_H
    #define CALCULATOR_H
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    /*
     * No description
     */
    
    class Print
    {
    	public:
    		void pout();
    };
    
    class Scan
    {
    	// private section
    	public:
    	    void ToStringQueue(string input);
    };
    
    #endif // CALCULATOR_H
    
    

    .cpp文件:

    #include "calculator.h" // class's header file
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    queue<string>que; // Define a <string>queue "que";
    string s; // Define string s;用空串s存储字符 
    int t=0; // Define t=0; 来计算位数 
    
    // Using global variables here. 
    
    void Scan::ToStringQueue(string input)
    {
        int n=input.length(),m=0,i,j;
    	for(i=0;i<n;i++) // Error: n has no define; 
    	{
    		if(t>10) // such as "10,000,000,000"
    		{
    			cout<<"Error"<<endl;
    			break;
    		}
    		
    		if(input[i]=='-' || input[i]=='+' || input[i]=='(' || input[i]==')' || input[i]=='/' || input[i]=='*')
    		{
    			t=0; // stop the count
    			
    			que.push(s);
    			s=""; // 相当于s.clear(); 
    			
    			s+=input[i];
    			
    			que.push(s);
    			s="";
    		}
    		else
    		{
    			t++;
    			s+=input[i];
    			continue;
    		}
    	}
    	
    	if(t<=10) // ifnormal
    	{
    		m=s.size();
    	    if(m!=0)que.push(s);
    	    s="";
    	} 
    }
    
    void Print::pout()
    {
    	if(t<=10) // ifnormal
    	{
    		while(que.empty()==0) // "que" is not empty
    	    {
    		    cout<<que.front()<<endl;
    		    que.pop();
    	    }
    	}
    	
    }
    
    int main()
    {
    	Scan Sc; // Define a "Scan" object:"Sc".
    	Print Put; // Define a "Print" object "Put".
    	string input;
    	
    	cin>>input;
    	
    	Sc.ToStringQueue(input);
    	Put.pout();
    	return 0;
    }
    //-100+(98-97)*2
    

    代码3我使用的是定义全局变量的方法,这样在void Scan::ToStringQueue(string input)里把应该存储到队列que的值push到que内,再在void Print::pout中输出队列que存储的内容。
    这样是比较方便,但是全局变量有其短缺和不利的地方。那么就有我改进它的理由。

    第三次尝试:

    “调用Scan对象的ToStringQueue(string input),将输入传进去以获取队列。接着将这个队列传入Print对象的方法中,得到输出。”

    代码4:

    .h文件:

    #ifndef CALCULATOR_H
    #define CALCULATOR_H
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    /*
     * No description
     */
    
    class Print
    {
    	public:
    		void pout(queue<string>que);//type:queue<string>
    };
    
    class Scan
    {
    	// private section
    	public:
    	    queue<string>ToStringQueue(string input);//type:queue<string>
    };
    
    #endif // CALCULATOR_H
    
    

    .cpp文件:

    #include "calculator.h" // class's header file
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    int t=0;//Using global variable "t";
    
    queue<string>Scan::ToStringQueue(string input)//type:queue<string>
    {
        int n=input.length(),m=0,i,j;
        queue<string>que;
        string s;
        for(i=0;i<n;i++) // Error: n has no define; 
        {
    	    if(t>10) // such as "10,000,000,000"
    	    {
    		    cout<<"Error"<<endl;
    		    break;
    	    }
    		
    	    if(input[i]=='-' || input[i]=='+' || input[i]=='(' || input[i]==')' || input[i]=='/' || input[i]=='*')
    	    {
    		    t=0; // stop the count
    			
    		    que.push(s);
    		    s=""; // s.clear(); 
    			
    		    s+=input[i];
    			
    		    que.push(s);
    		    s="";
    	    }
    	    else
    	    {
    		    t++;
    		    s+=input[i];
    		    continue;
    	    }
        }
    	
        if(t<=10) // ifnormal
        {
            m=s.size();
    	    if(m!=0)que.push(s);
    	    s="";
        } 
        return que;
    }
    
    void Print::pout(queue<string>que)
    {
        if(t<=10) // ifnormal
        {
    	    while(que.empty()==0) // "que" is not empty
    	    {
    	        cout<<que.front()<<endl;
                que.pop();
    	    }
        }
    	
    }
    
    int main()
    {
        queue<string>que;//type:queue<string>
        Scan Sc; // Define a "Scan" object:"Sc".
        Print Put; // Define a "Print" object "Put".
        string input;
    
        cin>>input;
    	
        que=Sc.ToStringQueue(input);
        Put.pout(que);
        return 0;
    }
    //-100+(98-97)*2
    

    问题探究:

    这次与前两次不同的地方在于函数ToStringQueue的类型:queue<string>在调用该函数之后,函数返回存储字符串的队列que,再传入到函数pout。
    这里我也是栽了几次,首先最开始时我是这样定义的:queue ToSringQueue<string input>,编译器很明显告诉我没有queue这个类型,不让我通过。
    在定义存储string类型的时候我使用了queue<string>que;这样的语句,类比于之前定义整形变量的int a;的“类型+变量名”,我想 queue<string>会不会就是我想要的答案呢?经过编译器的肯定,证明了我的想法是正确的。

    解决方法:queue<string>Scan::ToStringQueue(string input)

    样例测试:

    样例:-100+(98-97)*2

    运行结果:

    在尝试过程中,测试样例无一是令我满意的,原因我之前也有提到,就是多输出了空行。
    那么问题出在哪里呢,我首先怀疑的是输入字符串之后我敲的一个回车,但我很快发现这并不影响。于是就把问题锁定在了队列queue上了,输出有空行,说明在入队的时候出现了情况。

    测试:
    样例1:-100+(98-97)*2
    输出结果:

    样例2:10000000000000-10
    输出结果:

    样例3:10+(999-10000000000*2)-10*1
    输出结果:

    由样例2和样例3可以验证“当输入的数字超过10位(包括小数位)时报错”这一部分是正确的。
    经过比较长时间的寻找,我得到了答案:
    原来的代码片段:

                t=0; // stop the count
    			
    		    que.push(s);
    		    s=""; // s.clear(); 
    			
    		    s+=input[i];
    			
    		    que.push(s);
    		    s="";
    

    在我停止计数以后(即遇到了除数字之外的其他字符),队列que进行了que.push(s)操作,倘若之前s存储了内容(比如100),这当然是正确的。那么如果s是空串,传入队列que的也是空字符串,也就造成了输出结果存在空行的情况。

    解决方法:

                t=0; // stop the count
    			
    		    if(s!="")
                        que.push(s);
    		    s=""; // s.clear(); 
    			
    		    s+=input[i];
    			
    		    que.push(s);
    		    s="";
    

    测试:
    样例1:-100+(98-97)*2
    输出结果:

    样例2:100*10-100*(98*97-1)+100
    输出结果:

    可以看到,成功解决了输出之间夹空行的问题。

    最终的代码:

    .h.文件:

    #ifndef CALCULATOR_H
    #define CALCULATOR_H
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    /*
     * No description
     */
     
    class Input
    {
    	public:
    		string Get();
    };
    
    class Print
    {
    	public:
    		void pout(queue<string>que);//type:queue<string>
    };
    
    class Scan
    {
    	// private section
    	public:
    	    queue<string>ToStringQueue(string input);//type:queue<string>
    };
    
    #endif // CALCULATOR_H
    
    

    .cpp文件

    #include "calculator2.h" // class's header file
    #include<string>
    #include<queue>
    #include<stdlib.h>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    int t=0;//Using global variable "t";
    
    string Input::Get()
    {
    	string s;
    	cin>>s;
    	return s;
    }
    
    queue<string>Scan::ToStringQueue(string input)//type:queue<string>
    {
        int n=input.length(),m=0,i,j;
        queue<string>que;
        string s;
        for(i=0;i<n;i++) // Error: n has no define; 
        {
    	    if(t>10) // such as "10,000,000,000"
    	    {
    		    cout<<"Error"<<endl;
    		    break;
    	    }
    		
    	    if(input[i]=='-' || input[i]=='+' || input[i]=='(' || input[i]==')' || input[i]=='/' || input[i]=='*')
    	    {
    		    t=0; // stop the count
    			
    			if(s!="")//avoid null string
    		    que.push(s);
    		    s=""; // s.clear(); 
    			
    		    s+=input[i];
    			
    		    que.push(s);
    		    s="";
    	    }
    	    else
    	    {
    		    t++;
    		    s+=input[i];
    		    continue;
    	    }
        }
        
    	que.push(s);
    	s.clear();
    	
        /*if(t<=10) // ifnormal
        {
            m=s.size();
    	    if(m!=0)que.push(s);
    	    s="";
        } */
        
        return que;
    }
    
    void Print::pout(queue<string>que)
    {
        if(t<=10) // ifnormal
        {
    	    while(que.empty()==0) // "que" is not empty
    	    {
    	        cout<<que.front()<<endl;
                que.pop();
    	    }
        }
    }
    
    int main()
    {
        queue<string>que;//type:queue<string>
        Scan Sc; // Define a "Scan" object:"Sc".
        Print Put; // Define a "Print" object "Put".
        Input Ge;// Define a "Input" object "Ge".
        string input;
    
        input=Ge.Get();//receieve input.
        que=Sc.ToStringQueue(input);//receieve que.
        
        Put.pout(que);//printf que.
        return 0;
    }
    //-100+(98-97)*2
    

    最后我把输入也放在单独的一个classInput里面了。

    • 小结:在我做完这篇随笔的时候,寒假已经接近尾声了,回顾这个不短不长的寒假,我或多或少收获了一些东西。拿这篇随笔来说,我动笔的时候我还不清楚说在这次作业里需要用到queue和string的一些功能,但现在也算是了解了它。当时容易犯下的诸如忘记在main函数里实例化类的对象这样的错误,现在已经很少见了。这次作业让我第一次对项目有所了解和感触,完成它的期间我参阅了一些对我帮助颇深的资料,也有很多贵人相助,感激之余也对下学期的学习生活充满了遐想,自己通过下学期的学习会达到一个怎样的高度?我所面对的挑战和压力(像这次作业)我能不能很好的解决它?像这次的作业,从发布时的一无所知,到翻阅资料初有了解,再到通过不断的实践完成它,我想,这虽不足以回答我的问题,但是就像是一个引领的坐标,使我有了走下去的动力和勇气。

                                                                                                                      2016/2/22
    

    附:本文参考资料及书籍:

    感谢 @Sxiaopeng@chs97 朋友的帮助和指导

    附:git操作:

    • git config --global user.name"Wasdns"
    • git config --global user.email"952693358@qq.com"
    • git init(可以省略,因为之前对object-oriented已经执行了该命令)
    • git add calculator
    • git commit -m'calculator'
    • git push -u origin master
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