[C++] 사칙연산 스택 계산기

스택을 사용해 후위 표기법으로 변환하여 실수의 사칙연산을 계산

 

 

---- 지원 기능 ----

 

1. 괄호를 포함한 실수의 사칙연산

2. 0으로 나누거나 괄호의 개수가 맞지 않거나 사칙연산 외의 기호가 들어가는 등의 문법 오류 감지

3. 공백 무시

4. 부호를 표현하기 위한 +- 가능

 

 

 

---- 구현 코드 ----

 

 

main.cpp

/*
v1.0.0
[Last Update]: 2022.11.28
[File Name]: main.cpp

https://katteniiki.tistory.com/
*/


/*
InflixToPost: 중위->후위 convert, is_digit 전역함수(string의 숫자 판별)
PostCalculate: 후위 표기법 계산
Calculation: InflixToPost, PostCalculate의 함수 호출
expcetion: 예외 처리 클래스

cctype, stack, iostream, string, vector
*/


#include <iostream>
#include "Calculation.hpp"

int main()
{
	Calculation calculation;
	std::string str;

	std::cout << "사칙연산 계산기입니다.\n실수의 사칙연산을 지원합니다\n"
		<< "종료하려면 'q'를 입력하십시오.\n\n";

	while (1)
	{
		std::cout << "[expression]: ";

		
		std::getline(std::cin, str);
		if (str.compare("q") == 0) break;

		try
		{
			std::cout << "[ans]: " << calculation.Calculate(str) << "\n\n";
		}
		catch (std::exception& ex)
		{
			std::cout << ex.what() << "\n\n";
			continue;
		}
	}
}

 

 

Calculation.hpp

/*
v1.0.0
[File Name]: Calculation.hpp
[Last Update]: 2022.11.28

https://katteniiki.tistory.com/
*/


#pragma once

#include "PostCalculate.h"
#include <iostream>


class Calculation
{
public:
	double Calculate(const std::string& exp)
	{
		PostCalculate temp1;
		InflixToPost temp2;
		return temp1.calculate(temp2.convertPost(exp));
	}
};

 

 

PostCalculate.h

/*
v1.0.0
[File Name]: PostCalculate.h
[Last Update]: 2022.11.28

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*/


#pragma once

#include "InflixToPost.h"
#include "Exception.hpp"
#include <iostream>

class PostCalculate
{
	std::stack<double> stack;

public:
	PostCalculate(); //초기화

	//후위 표기법 계산 후 리턴
	double calculate(const std::vector<std::string>& obj); 
};

 

 

InflixToPost.h

/*
v1.0.0
[Last Update]: 2022.11.28
[File Name]: InflixToPost.h

https://katteniiki.tistory.com/
*/


#pragma once

#include <string>
#include <vector>
#include <stack>
#include <cctype>
#include "Exception.hpp"

bool is_digit(std::string str);

class InflixToPost
{
	std::stack<char> stack; //연산자 저장
	std::vector<std::string> postFix; 
	std::vector<char> expMemory;


	//expMemory에 수식 저장
	void saveExp(const std::string& copy);
	void saveExp(const char* copy);

	//연산자 우선순위
	static int opPriority(const std::string op);
	static int opPriority(const char op);

public:
	
	//후위 표기법으로 변환 후 반환
	const std::vector<std::string>& convertPost(const std::string& copy); 
};

 

 

Exception.h

/*
v1.0.0
[File Name]: Exceotion.hpp
[Last Update]: 2022.11.28

https://katteniiki.tistory.com/
*/


#pragma once
#include <iostream>
#include <exception>
#include <string>

class badOperator :public std::exception //사칙 연산이 아닌 기호가 포함되었을 때
{
public:
	virtual const char* what() const override
	{
		return "지원하지 않는 기호입니다.\n재입력을 요구합니다.";
	}
};

class badExpression :public std::exception //수식이 잘못되어 계산이 불가능할 때
{
public:
	virtual const char* what() const override
	{
		return "수식이 잘못된 것 같습니다.\n재입력을 요구합니다.";
	}
};

class DevisionZero :public std::exception //0으로 나눈 경우
{
public:
	virtual const char* what() const override
	{
		return "0로 나누는 연산이 시도되었습니다.\n재입력을 요구합니다.";
	}
};

 

 

PostCalculate.cpp

/*
v1.0.0
[File Name]: PostCalculate.cpp
[Last Update]: 2022.11.28

https://katteniiki.tistory.com/
*/

#include "PostCalculate.h"


PostCalculate::PostCalculate()
{
	while (!stack.empty()) stack.pop();
}

double PostCalculate::calculate(const std::vector<std::string>& obj)
{
	while (!stack.empty()) stack.pop(); //스택 비우기

	for (int i = 0; i < obj.size(); ++i)
	{
		if (is_digit(obj[i].c_str())) //숫자면 스택에 쌓는다
		{
			stack.push(stod(obj[i]));
		}
		else //연산자면 스택에서 숫자 두개를 꺼내서 연산한다
		{
			double op1, op2;
			if (stack.empty()) throw badExpression();
			op2 = stack.top();
			stack.pop();
			if (stack.empty()) throw badExpression();
			op1 = stack.top();
			stack.pop();

			if (obj[i].compare("+") == 0) //+라면
			{
				stack.push(op1 + op2);
			}
			else if (obj[i].compare("-") == 0) //-라면
			{
				stack.push(op1 - op2);
			}
			else if (obj[i].compare("*") == 0) //*라면
			{
				stack.push(op1 * op2);
			}
			else if (obj[i].compare("/") == 0) // /라면
			{
				if (op2 == 0) throw DevisionZero();
				stack.push(op1 / op2);
			}
			else //예외처리
			{
				throw badExpression();
			}
		}
	}

	if (stack.empty()) throw badExpression();
	double result = stack.top();
	stack.pop();
	return result;
}

 

 

InflixToPost.cpp

/*
v1.0.0
[Last Update]: 2022.11.28
[File Name]: InflixToPost.cpp

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*/


#include "InflixToPost.h"
#include <iostream>


void InflixToPost::saveExp(const std::string& copy)
{
	expMemory.clear();
	for (int i = 0; i < copy.size(); ++i)
	{
		expMemory.push_back(copy[i]);
	}
}

void InflixToPost::saveExp(const char* copy)
{
	expMemory.clear();
	for (int i = 0; copy[i] != NULL; ++i)
	{
		expMemory.push_back(copy[i]);
	}
}


const std::vector<std::string>& InflixToPost::convertPost(const std::string& copy)
{
	while (!stack.empty()) stack.pop(); //스택 비우기
	postFix.clear(); //벡터 초기화
	saveExp(copy);

	for (int i = 0; i < expMemory.size();)
	{
		char expMemoryEle = expMemory.at(i);

		if (expMemoryEle == ' ') //공백 무시
		{
			++i;
			continue;
		}

		//하나의 숫자로 취급되어야 하는 경우
		if (isdigit(expMemoryEle) || expMemoryEle == '.')
		{
			std::string temp;
			do
			{
				temp.append(1, expMemory.at(i));
				++i;
			} while (i < expMemory.size() && (isdigit(expMemory.at(i)) || expMemory.at(i) == '.'));

			postFix.push_back(temp);
		}
		else //연산자인 경우
		{
			switch (expMemoryEle)
			{
			case '(':
				stack.push(expMemoryEle);
				break;
			case ')':
			{	std::string temp;
				while (1)
				{
					if (stack.empty()) throw badExpression();

					if (stack.top() == '(')
					{
						stack.pop();
						break;
					}

					temp = stack.top();
					stack.pop();
					postFix.push_back(temp);
				}
				break;
			}
			default:
				//부호를 나타내기 위한 +-인 경우
				if ((i == 0 || expMemory.at(i - 1) == '(') && 
					(expMemoryEle == '-' || expMemoryEle=='+'))
				{
					postFix.push_back("0");
				}

				if (stack.empty()) stack.push(expMemoryEle);
				else
				{
					while(opPriority(stack.top()) >= opPriority(expMemoryEle)) //우선순위 비교
					{
						//스택 top 원소의 우선순위가 더 높거나 같은 경우 스택에서 빼낸다.
						std::string temp;
						
						temp = stack.top();
						stack.pop();
						postFix.push_back(temp);
						if (stack.empty()) break; //스택이 비면 break
					}	
					
					stack.push(expMemoryEle);
						
				}
				
			}
			
			++i;
		}
	}

	std::string temp;
	while(!stack.empty()) //스택에 남은 연산자 postFix로 옮기기
	{
		temp = stack.top();
		stack.pop();
		postFix.push_back(temp);
	}

	return postFix;
}


int InflixToPost::opPriority(const std::string op)
{
	if (op.size() != 1) throw badExpression(); //예외처리

	switch (op[0])
	{
	case '(':
		return 1;
	case '+':
	case '-':
		return 3;
	case '*':
	case '/':
		return 5;
	default:
		throw badOperator(); //예외처리
	}
}

int InflixToPost::opPriority(const char op)
{
	switch (op)
	{
	case '(':
		return 1;
	case '+':
	case '-':
		return 3;
	case '*':
	case '/':
		return 5;
	default:
		throw badOperator(); //예외처리
	}
}

bool is_digit(std::string str) //string의 숫자 판별 전역함수
{
	return atoi(str.c_str()) != 0 || str.compare("0") == 0;
}

 

 

 

 

---- 실행 예시 ----

 

 

 

Calculator.exe

0.13MB