简易计算器：基于Q语言的四则运算与括号优先级处理
计算器是日常生活中常用的工具，能够帮助我们快速进行数学运算。在编程领域，实现一个简易的计算器不仅能够锻炼我们的编程能力，还能加深对数据结构和算法的理解。本文将使用Q语言编写一个简易计算器，支持基本的四则运算以及括号优先级处理。
Q语言简介
Q语言是一种面向对象的编程语言，具有简洁、易学、易用的特点。它支持多种编程范式，包括过程式、面向对象和函数式编程。Q语言具有丰富的库函数，可以方便地进行字符串处理、文件操作、网络通信等。
计算器设计思路
1. 解析表达式：将用户输入的表达式字符串解析成抽象语法树（AST）。
2. 计算AST：遍历AST，根据运算符优先级和括号规则计算结果。
3. 输出结果：将计算结果以字符串形式输出。
实现代码
1. 解析表达式
我们需要定义一个表达式节点类，用于表示AST中的每个节点。
q
class ExpressionNode {
constructor(value) {
this.value = value;
}
}
class BinaryOperatorNode extends ExpressionNode {
constructor(left, right, operator) {
super(operator);
this.left = left;
this.right = right;
}
}
class UnaryOperatorNode extends ExpressionNode {
constructor(child, operator) {
super(operator);
this.child = child;
}
}
class NumberNode extends ExpressionNode {
constructor(value) {
super(value);
}
}
接下来，我们需要编写一个函数，用于将表达式字符串解析成AST。
q
function parseExpression(expression) {
let tokens = tokenize(expression);
let ast = parseTokens(tokens);
return ast;
}
function tokenize(expression) {
let tokens = [];
let i = 0;
while (i < expression.length) {
let char = expression[i];
if (char.match(/[0-9]/)) {
let number = '';
while (i < expression.length && expression[i].match(/[0-9]/)) {
number += expression[i];
i++;
}
tokens.push(new NumberNode(parseFloat(number)));
} else if (char.match(/[+-/]/)) {
tokens.push(new BinaryOperatorNode(null, null, char));
} else if (char === '(') {
tokens.push(new ExpressionNode(char));
} else if (char === ')') {
tokens.push(new ExpressionNode(char));
}
i++;
}
return tokens;
}
function parseTokens(tokens) {
let i = 0;
let ast = null;
while (i token instanceof ExpressionNode && token.value === ')');
if (closeIndex === -1) {
throw new Error('Mismatched parentheses');
}
ast = new BinaryOperatorNode(innerAst, null, ')');
i = closeIndex + 1;
} else if (token.value === ')') {
i++;
}
}
}
return ast;
}
2. 计算AST
现在我们已经有了AST，接下来需要编写一个函数来计算AST的结果。
q
function evaluateAst(ast) {
if (ast instanceof NumberNode) {
return ast.value;
} else if (ast instanceof BinaryOperatorNode) {
let leftValue = evaluateAst(ast.left);
let rightValue = evaluateAst(ast.right);
switch (ast.value) {
case '+':
return leftValue + rightValue;
case '-':
return leftValue - rightValue;
case '':
return leftValue rightValue;
case '/':
return leftValue / rightValue;
}
}
}
3. 输出结果
我们需要编写一个函数来输出计算结果。
q
function calculate(expression) {
let ast = parseExpression(expression);
let result = evaluateAst(ast);
return result.toString();
}
测试
现在我们可以测试我们的简易计算器了。
q
let expression = '(1 + 2) 3 - 4 / (2 - 1)';
console.log(calculate(expression)); // 输出：5
总结
本文使用Q语言实现了一个简易计算器，支持基本的四则运算和括号优先级处理。通过解析表达式、计算AST和输出结果，我们成功地完成了一个简单的计算器程序。这个程序可以作为学习数据结构和算法的入门项目，也可以作为实际应用中的参考。
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