Django开发微信小程序之逆波兰计算器（二）计算器实现算法

短命女 2022-05-22 06:27 195阅读 0赞

下面将着重讲解如何实现计算器，使其可以进行小数、负数的加减乘除计算，并显示结果给用户

## 处理用户输入 ##

用户输入一长串的表达式，里面有数字，有加减乘除符号，有括号，**我们应该把用户输入的表达式记录下来，并进行适当的划分，将数字和符号分开来，为后续的计算做准备**

首先我们在为每个按钮都设置一个**data-value**自定义属性，从而在后台知道用户按了哪一个键

在js文件中，**我们使用两个数组来保存用户输入的表达式**，一个用于显示给用户看，一个用于实际计算，你也可以只使用一个数组，看个人喜好。

data: {
        expression:{
          ForCustomer:[],  //用于显示给用户，存储用户输入的数据
          ForCompute:[]    //用于进行计算，存储转换后的输入数据
        },
        value:0,    //文本框的显示值
      },

下面我们就开始处理用户输入，主要在clickButton事件程序中，主要思路就是把用户每个输入都依次存入到`ForCustomer`中，而把数字和符号划分后的输入存入到ForCompute中。在进行表达式划分时，**主要遵循以下原则**：

*  **将表达式中的数字和符号分开**，例如表达式是`1*20-3+40`，那么`ForCustomer`的值应该为`['1','*','2','0','-','3','+','4','0']`，而`ForCompute`的值应该为`['1','*','20','-','3','+','40']`
 *  **小数点应该放置在数字中，而不是作为单独的符号**，例如表达式是`1.1+0.3`，那么`ForCompute`的值应该为`['1.1','+','0.3']`
 *  **当减号前面是左括号或者没有任何数字和符号时，应将其视为负号**，例如表达式是`-3-5+（-6）`，那么`ForCompute`的值应该为`['-3','-','5','+','(','-6',')']`
 *  **0前面没有数字或符号时**，应不许输入，防止出现`01+1`这样的表达式
 *  **当用户点击回退按钮时，应每次都弹出一个字符**

**下面就是clickButton的代码，对用户每次输入进行判定，执行相应的操作**

clickButton: function(event){
        var button_value = event.target.dataset.value,
            show_value = '',
            result_value = 'none',
            expression_show = this.data.expression.ForCustomer,
            expression_value = this.data.expression.ForCompute,
        var length = expression_value.length,
            show_length = expression_show.length,
            zero_flag = true;
        if (button_value){
            switch (button_value) {
              case 'back':  //用户点击后退删除按钮
                    if (show_length >= 1){
                          expression_show.pop();
                          if (expression_value[length - 1].length > 1 && expression_value[length - 1] != 'ERROR' && expression_value[length - 1] != '0不能做除数'){
                            expression_value[length - 1] = expression_value[length - 1].substr(0, expression_value  [length - 1].length -1);
                          }else{
                            expression_value.pop();
                          }
                          if (show_length == 1 ){
                              show_value = '0';
                          }
                    }
                    break;
              case '=':  //用户点击等于按钮，进行计算
                    if (length > 2){
                        result_value = this.calculate(expression_value);
                        if (result_value == 'zero'){
                            result_value = '0不能做除数';
                        }else if (isNaN(result_value)){  //若计算结果非数字，则出现错误
                            result_value = 'ERROR';
                        }
                    }
                    break;
              default:  
                    if (isNaN(button_value)){  //用户点击非数字按钮
                        if (button_value == '.' && !isNaN(expression_value[length - 1])) {  //处理小数点问题
                            expression_value[length - 1] += button_value;
                        } else {
                            expression_value.push(button_value);
                        }
                    } else {   //用户点击数字按钮
                        if (expression_value[length - 1] == '.' || ! isNaN(expression_value[length - 1])){  //处理小数点问题
                            expression_value[length - 1] += button_value;
                        } else if (expression_value[length - 1] == '-' && (length < 2 || expression_value[length - 2] == '(')) {  //处理负号问题
                            expression_value[length - 1] += button_value;
    
                        } else if (button_value == '0' && length == 0){   //0不能作为表达式开头
                            zero_flag = false;
                        } else {
                            expression_value.push(button_value);
                        }
                    }
                    if (zero_flag){
                        expression_show.push(button_value);
                    }
                    break;
            }
    
            if (show_value !== '0'){     //将表达式数组转换为字符串
                show_value = expression_show.join('');
            }
    
            if (result_value !== 'none'){  //当有计算结果时，清空输入的数据，并将计算结果显示
                show_value = result_value;
                expression_show.length = 0;
                expression_value.length = 0;
                expression_show.push(result_value);
                expression_value.push(result_value);
            }
    
            if (show_value){   //显示结果
                this.setData({
                  value: show_value
                });
            }
        }
      },

## 计算表达式 ##

经过上述的输入处理，用户输完表达式后，我们就可以得到相应的表达式数组。例如用户输入`-0.1+(3-0.5)*2`，此时`ForCustomer`的值应该为`['-','0','.','1','+','(','3','-','0','.','5',')','*','2']`，而`ForCompute`的值应该为`['-0.1','+','(','3','-','0.5',')','*','2']`。**我们计算只需要`ForCompute`的值**。\*\*我们主要使用的是逆波兰算法，在此过程利用栈，先将中缀表达式转换为后缀表达式，再计算后缀表达式的值。该算法作为基本的算法，需要掌握，不清楚的自行百度。\*\*有一种更简单的方法，就是直接传入表达式字符串，使用`eval()`函数计算表达式的值，但这样就太没有意思了。

将处理后的表达式数组传入**calculate**函数进行计算

calculate: function(expressions){
          var transfer_stack = [],   //用于中缀表达式转后缀表达式
              temp_stack = [],       //用于存储中缀表达式
              calculate_stack = [],  //用于计算中缀表达式
              result = 0,           //计算的结果
              priority_table = {     //符号优先级表
                  '*' : 2,
                  '/' : 2,
                  '+' : 1,
                  '-' : 1,
                  '(' : 0,
                  ')' : 3
              };
          /*
            将中缀表达式转换为后缀表达式
          */
          for (var value in expressions){   
            if (!isNaN(expressions[value])){  //如果是数字，直接输出
                temp_stack.push(expressions[value]);
              } else {
                  if (expressions[value] == ')'){    //如果是右括号，将左括号之后的项目全部出栈
                      while(transfer_stack.length != 0 && transfer_stack[transfer_stack.length-1] != '('){
                          temp_stack.push(transfer_stack.pop());
                      }
                      transfer_stack.pop();
                  } else if (expressions[value] != '(' && priority_table[expressions[value]] <= priority_table[transfer_stack[transfer_stack.length-1]]) {  //如果符号不是左括号，且符号优先级不大于栈顶项目，则依次出栈，直到项目全部出栈或者栈顶项目优先级小于当前符号
                      temp_stack.push(transfer_stack.pop());   
                      while (priority_table[expressions[value]] <= priority_table[transfer_stack[transfer_stack.length - 1]]){
                          temp_stack.push(transfer_stack.pop());
                      }
                      transfer_stack.push(expressions[value]);
                  } else { //如果符号是左括号，或者优先级高于栈顶元素，则进栈
                    transfer_stack.push(expressions[value]);
                  }
              }
          }
          while(transfer_stack.length > 0){  //将剩余的项目全部出栈
              temp_stack.push(transfer_stack.pop());
          }
    
          /*
          计算后缀表达式
          */
    
          for (value in temp_stack){ 
              if ( !isNaN(temp_stack[value])){  //如果是数字直接进栈
                  calculate_stack.push(temp_stack[value]);
              }else{   //如果是符号，则将栈顶两元素出栈，计算后，再将结果入栈
                  var num_1 = Number(calculate_stack.pop()),
                      num_2 = Number(calculate_stack.pop());
                  switch (temp_stack[value]){
                    case '+':
                        result = num_1 + num_2;
                        break;
                    case '-':
                        result = num_2 - num_1;
                        break;
                    case '*':
                        result = num_2 * num_1;
                        break;
                    default:
                      if (num_1 == 0){
                          result = 'zero';
                      }else{
                          result = num_2 / num_1;
                      }
                      break; 
                  }
                  calculate_stack.push(result);
              }
    
              if (isNaN(result)){  //如果出现错误，则退出循环
                  break;
              }
          }
          result = calculate_stack.pop();  //取出最终计算结果
          return result;
      },

计算完成后，就返回result结果给**clickButton函数**，显示给用户，并把将存储表达式两个数组清空，将结果存入后，等待用户后续计算的输入，一次完整的计算过程就已经完成了。

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