程序设计第三次作业---C++计算器雏形

• Github链接：https://github.com/Wasdns/object-oriented

• 题目：程序设计第三次作业

• 程序设计第三次作业附加
  
  我的程序设计第三次作业附加 代码规范
  
  更新时间：2016/3/23

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]是-(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\n(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和.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：

• 1.面向对象程序设计-C++网易公开课 授课人：翁恺
• 2.C++远征封装篇 授课人：james_yuan
• 3.Git教程 廖雪峰的官方网站
• 4.《挑战程序设计竞赛》第二版

感谢 @Sxiaopeng 和 @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