四则运算3

　　题目要求： 随机生成四则运算，要能判定用户输入的答案是否正确，并且能处理四则运算的混合算式。

　　思路：首先产生一个随机数A，产生一个运算符x,将其存放在一个字符串（例如str）中，形成Ax形式，然后产生另外一个随机数B，也存放在str中，这样就形成了一个AxB形式的字符串，再产生一个只有0或者1的随机数，如果随机数是1就对AxB加括号，0则不加，继续产生运算符及随机数B，这个式子完毕，最后加一个‘=’号；然后就是控制加减是否有负数，如果有就重新产生四则运算的式子；在产生出所有的式子之后，用户可以输入答案，然后可以将用户输入的答案和原式所计算出来的答案比较，如果相等则计算正确，让计算做对题总数的count加1；那原式的答案是怎么计算出来的呢？利用数据结构中栈的知识，先定义运算符的优先级，然后将操作数和运算符优先级最大的入栈，栈内优先级最大的先进行计算，栈内外优先级相等则出栈；对于除不尽的将结果保留两位小数。

　　具体代码如下：

//第三次课堂小测验，2016/3/14
//张晓菲、张哲
//随机生成四则运算，可以判断用户输入是否正确以及输出做对题的总个数；处理四则运算混合算式；

#include<stack>
#include<iostream>
#include<string>
#include<sstream>
#include<time.h>
#include<iomanip>
#include<fstream>
using namespace std;

int check_1(int a)//判断用户输入是否符合要求
{
    if (a != 1 && a != 0)
    {
        cout << "输入格式不正确，请重新输入：";
        cin >> a;
    }
    return 0;
}
int check_2(int a)
{
    if (a <= 0)
    {
        cout << "输入格式不正确，请重新输入：";
        cin >> a;
    }
    return 0;
}

string change(int num0)//将表达式转换为字符串类型
{
    char str[100];
    _itoa_s(num0, str, 10);
    string str1 = str;
    return str1;
}

int judge(char c1, char c2)//设置+.-.*./.(.)的优先等级
{
    int a1, a2;
    if ('+' == c1 || '-' == c1) a1 = 3;
    if ('*' == c1 || '/' == c1)a1 = 5;
    if ('(' == c1) a1 = 1;
    if (')' == c1) a1 = 7;
    if ('#' == c1) a1 = 0;
    if ('+' == c2 || '-' == c2)a2 = 2;
    if ('*' == c2 || '/' == c2)a2 = 4;
    if ('(' == c2) a2 = 6;
    if (')' == c2) a2 = 1;
    if ('#' == c2) a2 = 0;
    if (a1>a2) return 1;
    if (a1 == a2) return 0;
    if (a1<a2) return -1;
}
//符号运算函数
double run(char c, double d1, double d2)//计算四则运算
{
    switch (c)
    {
    case '+':
        return d1 + d2;
        break;
    case '-':
        return d1 - d2;
        break;
    case'*':
        return d1*d2;
        break;
    case '/':
        return d1/d2;
        break;
    default:
        return 0.0;
        break;
    }
}
double calculate(string str4)//计算表达式的值
{
    char * op = "+-*/()#";
    //给表达式字符串str添加'#'结束标识符
    str4.append(1, '#');
    stack<char> OPTR;//运算符栈
    stack<double> OPND;//操作数栈
    int a = -1;
    //先将#符号入栈
    OPTR.push('#');
    while (true)
    {
        int b = a + 1;
        a = str4.find_first_of(op, a + 1);
        if (a == string::npos) break;
        if (a != b)
        {
            string ss(str4, b, a - b);
            double d = atof(ss.c_str());
            //数据先入栈
            OPND.push(d);
        }
        //运算符优先级比较
        int ju = judge(OPTR.top(), str4[a]);
        if (-1 == ju)//栈外优先级大直接入栈
        {
            OPTR.push(str4[a]);
        }
        if (0 == ju)//栈内外优先级相等则出栈
        {
            OPTR.pop();
        }
        if (1 == ju)//栈内优先级大,出栈进行运算
        {
            double d1 = OPND.top();
            OPND.pop();
            double d2 = OPND.top();
            OPND.pop();
            d1 = run(OPTR.top(), d2, d1);
            //运算结果入栈
            OPND.push(d1);
            OPTR.pop();
            a--;
        }
    }
    //删除表达式最后的'#'结束标识符
    str4.erase(str4.length() - 1, 1);
    return  OPND.top();
}
int main()//主函数
{
    srand((unsigned)time(NULL));//时间种子
    int max, num, choose_way, choose_chengchu,choose_minus, choose_brackets;
    int num_suanshi;
    double input_result;
    int count = 0;
    int len;//求字符串长度
    ofstream fout("1.txt");//输出到文件

    cout << "请输入允许的最大数值：";
    cin >> max;
    int k = check_2(max);

    cout << "请输入生成的题目个数：";
    cin >> num;
    int k1 = check_2(num);

    cout << "请选择输出方式(1、输出到屏幕 0、输出到文件)：";
    cin >> choose_way;
    int k2 = check_1(choose_way);

    cout << "是否有乘除法(1、有 0、没有)：";
    cin >> choose_chengchu;
    int k3 = check_1(choose_chengchu);

    switch (choose_chengchu)
    {
    case 1:

        break;
    case 0:
        cout << "请选择加减是否有负数（1、有 0、没有）：";
        cin >> choose_minus;
        int k5 = check_1(choose_minus);
        break;
    }
    
    cout << "请选择是否有括号（1、有 0、没有）：";
    cin >> choose_brackets;
    int k6 = check_1(choose_brackets);

    cout<<"请选择一行输出多少个算式：";
    cin>>num_suanshi;
    char sym[4] = { '+', '-', '*', '/' };
    double result[1000];
    double result1[1000];
    int i;
    for (i = 0; i < num; i++)
    {
        int oper_num = rand() % 8 + 1;//一个式子中含有几个数
        string str_1, str_2_1, str_3;
        int num1 = rand() % (max + 1)+1;
        int num2 = rand() % (max + 1)+1;
        int d;
        switch (choose_chengchu)//是否有乘除
        {
        case 1:
            d = rand() % 4;
            break;
        case 0:
            d = rand() % 2;
            break;
        }
        str_1 = change(num1) + sym[d] + change(num2);
        for (int j = 0; j < oper_num; j++)
        {
            int c;
            int num3 = rand() % (max + 1)+1;
            switch (choose_chengchu)//是否有乘除
            {
            case 1:
                c = rand() % 4;
                break;
            case 0:
                c = rand() % 2;
                break;
            }
            str_1 = str_1 + sym[c] + change(num3);
            int b;
            b = rand() % 2;
            switch (choose_brackets)//判断是否有括号
            {
            case 1://有括号时随机产生括号
                if (b == 0)
                {
                    str_1 = '(' + str_1 + ')';
                }
                if (b == 1)
                {
                    str_1 = str_1;
                }
                break;
            case 0://选择无括号时
                break;
            }
            str_3 = str_1;
        }
        result[i]= calculate(str_3);//调用calculate函数计算四则运算表达式的结果
        switch (choose_chengchu)
        {
        case 1://有乘除
            break;
        case 0://没有乘除
            switch (choose_minus)
            {
            case 1://有负数
                break;
            case 0://没有负数
            panduan :
                if (result[i]<0)//加减混合运算中保证结果无负数
                {
                    for (int j = 0; j<oper_num; j++)
                    {
                        int num2_1 = rand() % (max + 1)+1;
                        int d1;
                        d1 = rand() % 2;
                        str_1 = change(num2_1) + sym[d1];
                        str_2_1 = str_2_1 + str_1;
                        int num3 = rand() % (max + 1);
                        str_3 = str_2_1 + change(num3) ;
                        result[i] = calculate(str_3);
                        goto panduan;
                    }
                }
                break;
            }
            break;
        }
        len=sizeof(str_3);
        int m=40-len;
        result1[i]= calculate(str_3);
        str_3=change(i+1)+"、"+str_3+"=";

        if((int(result1[i])-result1[i])!=0)//除不尽的情况下将结果保留两位小数
        {
            result1[i]=result1[i]*100+0.5;
            result1[i]=int(result1[i]);
            result1[i]=result1[i]/100;
        }
        switch (choose_way)//选择输出方式
        {
        case 1://输出到屏幕
            cout.flags(ios::left);
            cout <<setw(40)<<str_3 ;
            if((i+1)%num_suanshi==0)
                cout<<endl;
            break;
        case 0://输出到文件
            fout.flags(ios::left);
            fout <<setw(40)<<str_3 ;
            if((i+1)%num_suanshi==0)
                fout<<endl;
            break;
        } 
    }
    cout<<"请输入式子的答案："<<endl;
    for(i=0;i<num;i++)
    {
        cout<<i+1<<"、";
        cin >> input_result;//用户输入的计算结果
        if (((result1[i]-0.05)<input_result)&&(input_result<(result1[i]+0.05)))
        {
            cout << "输入正确！" << endl;
            count = count + 1;
        }
        else
            cout << "输入错误！" << endl;
    }
    cout << "您总共做对题的个数是：";
    cout << count << endl;
    return 0;
}

运行结果如下：

　　计划日志：

　　计划每天用一个小时来做这次作业，每天实现一个小功能。比如第一天实现随机产生式子的功能。第二天实现随机产生括号的功能。第三天产生计算结果并判断用户输入是否正确的 功能……

　　缺陷记录：

　　除法无法判断是否有余数，不能查重，可能会出现题目一样的算式。

　　时间记录日志：