使用C#代碼計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式實(shí)例
C#代碼計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式
此程序展示了如何使用 C# 代碼來計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式。
該程序以 以下代碼開始。

此代碼聲明了一個(gè)Dictionary,稍后將使用它來保存變量。(例如,如果用戶想要 A = 10、B = 3 和 Pi = 3.14159265。)
然后它定義了一個(gè)Precedence枚舉來表示運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)。例如,乘法的優(yōu)先級(jí)高于加法。
單擊“Evaluate”按鈕時(shí),程序會(huì)復(fù)制您輸入到“ Primatives Dictionary”中的任何基元,然后調(diào)用EvaluateExpression方法,該方法會(huì)執(zhí)行所有有趣的工作。
該方法很長,因此我將分段描述
// Stores user-entered primitives like X = 10.
private Dictionary<string, string> Primatives;
private enum Precedence
{
None = 11,
Unary = 10, // Not actually used.
Power = 9, // We use ^ to mean exponentiation.
Times = 8,
Div = 7,
Modulus = 6,
Plus = 5,
}// Evaluate the expression.
private double EvaluateExpression(string expression)
{
int best_pos = 0;
int parens = 0;
// Remove all spaces.
string expr = expression.Replace(" ", "");
int expr_len = expr.Length;
if (expr_len == 0) return 0;
// If we find + or - now, then it's a unary operator.
bool is_unary = true;
// So far we have nothing.
Precedence best_prec = Precedence.None;
// Find the operator with the lowest precedence.
// Look for places where there are no open
// parentheses.
for (int pos = 0; pos < expr_len; pos++)
{
// Examine the next character.
string ch = expr.Substring(pos, 1);
// Assume we will not find an operator. In
// that case, the next operator will not
// be unary.
bool next_unary = false;
if (ch == " ")
{
// Just skip spaces. We keep them here
// to make the error messages easier to
}
else if (ch == "(")
{
// Increase the open parentheses count.
parens += 1;
// A + or - after "(" is unary.
next_unary = true;
}
else if (ch == ")")
{
// Decrease the open parentheses count.
parens -= 1;
// An operator after ")" is not unary.
next_unary = false;
// if parens < 0, too many )'s.
if (parens < 0)
throw new FormatException(
"Too many close parentheses in '" +
expression + "'");
}
else if (parens == 0)
{
// See if this is an operator.
if ((ch == "^") || (ch == "*") ||
(ch == "/") || (ch == "\\") ||
(ch == "%") || (ch == "+") ||
(ch == "-"))
{
// An operator after an operator
// is unary.
next_unary = true;
// See if this operator has higher
// precedence than the current one.
switch (ch)
{
case "^":
if (best_prec >= Precedence.Power)
{
best_prec = Precedence.Power;
best_pos = pos;
}
break;
case "*":
case "/":
if (best_prec >= Precedence.Times)
{
best_prec = Precedence.Times;
best_pos = pos;
}
break;
case "%":
if (best_prec >= Precedence.Modulus)
{
best_prec = Precedence.Modulus;
best_pos = pos;
}
break;
case "+":
case "-":
// Ignore unary operators
// for now.
if ((!is_unary) &&
best_prec >= Precedence.Plus)
{
best_prec = Precedence.Plus;
best_pos = pos;
}
break;
} // End switch (ch)
} // End if this is an operator.
} // else if (parens == 0)
is_unary = next_unary;
} // for (int pos = 0; pos < expr_len; pos++)該方法的這一部分用于查找表達(dá)式中優(yōu)先級(jí)最低的運(yùn)算符。為此,它只需循環(huán)遍歷表達(dá)式,檢查其運(yùn)算符字符,并確定它們的優(yōu)先級(jí)是否低于先前找到的運(yùn)算符。
下面的代碼片段顯示了下一步
// If the parentheses count is not zero,
// there's a ) missing.
if (parens != 0)
{
throw new FormatException(
"Missing close parenthesis in '" +
expression + "'");
}
// Hopefully we have the operator.
if (best_prec < Precedence.None)
{
string lexpr = expr.Substring(0, best_pos);
string rexpr = expr.Substring(best_pos + 1);
switch (expr.Substring(best_pos, 1))
{
case "^":
return Math.Pow(
EvaluateExpression(lexpr),
EvaluateExpression(rexpr));
case "*":
return
EvaluateExpression(lexpr) *
EvaluateExpression(rexpr);
case "/":
return
EvaluateExpression(lexpr) /
EvaluateExpression(rexpr);
case "%":
return
EvaluateExpression(lexpr) %
EvaluateExpression(rexpr);
case "+":
return
EvaluateExpression(lexpr) +
EvaluateExpression(rexpr);
case "-":
return
EvaluateExpression(lexpr) -
EvaluateExpression(rexpr);
}
}如果括號(hào)未閉合,該方法將引發(fā)異常。否則,它會(huì)使用優(yōu)先級(jí)最低的運(yùn)算符作為分界點(diǎn),將表達(dá)式拆分成多個(gè)部分。然后,它會(huì)遞歸調(diào)用自身來評(píng)估子表達(dá)式,并使用適當(dāng)?shù)牟僮鱽砗喜⒔Y(jié)果。
例如,假設(shè)表達(dá)式為 2 * 3 + 4 * 5。那么優(yōu)先級(jí)最低的運(yùn)算符是 +。該函數(shù)將表達(dá)式分解為 2 * 3 和 4 * 5,并遞歸調(diào)用自身來計(jì)算這些子表達(dá)式的值(得到 6 和 20),然后使用加法將結(jié)果合并(得到 26)。
以下代碼顯示該方法如何處理函數(shù)調(diào)用
// if we do not yet have an operator, there
// are several possibilities:
//
// 1. expr is (expr2) for some expr2.
// 2. expr is -expr2 or +expr2 for some expr2.
// 3. expr is Fun(expr2) for a function Fun.
// 4. expr is a primitive.
// 5. It's a literal like "3.14159".
// Look for (expr2).
if (expr.StartsWith("(") & expr.EndsWith(")"))
{
// Remove the parentheses.
return EvaluateExpression(expr.Substring(1, expr_len - 2));
}
// Look for -expr2.
if (expr.StartsWith("-"))
{
return -EvaluateExpression(expr.Substring(1));
}
// Look for +expr2.
if (expr.StartsWith("+"))
{
return EvaluateExpression(expr.Substring(1));
}
// Look for Fun(expr2).
if (expr_len > 5 & expr.EndsWith(")"))
{
// Find the first (.
int paren_pos = expr.IndexOf("(");
if (paren_pos > 0)
{
// See what the function is.
string lexpr = expr.Substring(0, paren_pos);
string rexpr = expr.Substring(paren_pos + 1,
expr_len - paren_pos - 2);
switch (lexpr.ToLower())
{
case "sin":
return Math.Sin(EvaluateExpression(rexpr));
case "cos":
return Math.Cos(EvaluateExpression(rexpr));
case "tan":
return Math.Tan(EvaluateExpression(rexpr));
case "sqrt":
return Math.Sqrt(EvaluateExpression(rexpr));
case "factorial":
return Factorial(EvaluateExpression(rexpr));
// Add other functions (including
// program-defined functions) here.
}
}
}此代碼檢查表達(dá)式是否以 ( 開頭并以 結(jié)尾。如果是,則刪除這些括號(hào)并計(jì)算表達(dá)式的其余部分。
接下來,代碼確定表達(dá)式是否以一元 + 或 - 運(yùn)算符開頭。如果是,程序?qū)⒂?jì)算不帶運(yùn)算符的表達(dá)式,如果運(yùn)算符為 -,則對(duì)結(jié)果取反。
然后,代碼會(huì)查找Sin、Cos和Factorial等函數(shù)。如果找到,它會(huì)調(diào)用該函數(shù)并返回結(jié)果。(下載示例以查看Factorial函數(shù)。)您可以類似地添加其他函數(shù)。
以下代碼顯示了該方法的其余部分
// See if it's a primitive.
if (Primatives.ContainsKey(expr))
{
// Return the corresponding value,
// converted into a Double.
try
{
// Try to convert the expression into a value.
return double.Parse(Primatives[expr]);
}
catch (Exception)
{
throw new FormatException(
"Primative '" + expr +
"' has value '" +
Primatives[expr] +
"' which is not a Double.");
}
}
// It must be a literal like "2.71828".
try
{
// Try to convert the expression into a Double.
return double.Parse(expr);
}
catch (Exception)
{
throw new FormatException(
"Error evaluating '" + expression +
"' as a constant.");
}
}如果表達(dá)式仍未求值,則它必須是您在文本框中輸入的原始值或數(shù)值。
代碼將檢查原始字典以查看表達(dá)式是否存在。
如果值在字典中,則代碼獲取其值,將其轉(zhuǎn)換為雙精度值,然后返回結(jié)果。
總結(jié)
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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