Парсер арифметических выражений

@zarko97 · Регистрация: 11.10.2015

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Пишу парсер мат. выражений. Столкнулся с проблемкой: как обозначить унарные операции + и - ?
Есть мапа приоритетов:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
std::map<char, std::size_t> prior;
prior.insert(std::make_pair("+", 1));
prior.insert(std::make_pair("-", 1));
prior.insert(std::make_pair("*", 2));
prior.insert(std::make_pair("/", 2));
prior.insert(std::make_pair("%", 2));
prior.insert(std::make_pair("^", 3));
prior.insert(std::make_pair("!", 3));
prior.insert(std::make_pair("(+)", 4));
prior.insert(std::make_pair("(-)", 4));

Я решил взять эти операции в скобки. Является ли это решение корректным?

Добавлено через 1 минуту
Так же хотелось узнать стоит ли туда запихивать различные мат.функции и лепить им приоритет?

Добавлено через 43 секунды

C++
1
prior.insert(std::make_pair("sin", 5));

и тд.

@Renji · 20.07.2017, 22:42

Сообщение от zarko97

Столкнулся с проблемкой: как обозначить унарные операции + и - ?

Никак.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
#include <iostream>
 
class Operation
{
public:
    Operation(){}
    Operation(int _priority,Operation*root):priority(_priority)
    {
        //корень - самый правый узел дерева, с приоритетом не ниже чем у этого выражения
        while(root->right && root->right->priority<=priority)
            root=root->right;
        //правый аргумент корневой оператии, теперь будет левым аргументом новой операции
        left=root->right;
        //правого аргумента у этой операции пока нетути
        right=nullptr;
        //а сама новая операция - будет правым аргументом корневой
        root->right=this;
    }
    virtual double calculate()const{return right->calculate();}
 
    const int priority=0;
    Operation*left=nullptr;
    Operation*right=nullptr;
};
 
class Const:public Operation
{
public:
    //приоритет "вшит" в конструктор
    Const(Operation*root,double _value):Operation(100500,root),value(_value){}
    double calculate()const{return value;}
    const double value;
};
 
class UnaryPlus:public Operation
{
public:
    UnaryPlus(Operation*root):Operation(100500,root){}
    double calculate()const{return -right->calculate();}
};
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    Operation root;
    new UnaryPlus(&root);
    new Const(&root,10);
    std::cout<<root.calculate()<<std::endl;
    return 0;
}

@zarko97 · 20.07.2017, 22:47 **[ТС]**

Renji,

Сообщение от zarko97

Я решил взять эти операции в скобки.

а чем это не подойдет?

@Renji · 20.07.2017, 23:00

Сообщение от zarko97

а чем это не подойдет?

1) Не стандартный доступ к мапе. Типа, если у нас унарная операция - добавь, парсер, скобочки, если бинарная - не добавляй. Тогда уж проще по двум мапам разнести.
2) Само выражение как хранится? Если как у меня, полиморфными объектиками, вам один фиг будет нужно по case'+': на каждый полиморфный объектик на стадии разбора выражения. И все эти таблицы остаются неудел. Если в форме структурок с кодом операции, вам для исполнения выражения понадобится switch по этому коду. А значит батарею case вы все равно получите, плюс табличка в нагрузку. Ну и нафига оно надо?

@zarko97 · 20.07.2017, 23:08 **[ТС]**

Сообщение от Renji

Само выражение как хранится?

сделал фабрикой

Добавлено через 4 минуты
Renji, на данный момент написано:

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
#include <cmath>
#include <cctype>
#include <cassert>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <memory>
#include <functional>
 
// abstract class stack
 
template<typename T>
class stack
{
private:
    std::vector<T> _data;
public:
    inline void        push(T value) { _data.push_back(value); }
    inline T           pop() { assert(!_data.empty()); T ret = _data.back(); _data.pop_back(); return ret; }
    inline T           top() const { return _data.back(); }
    inline std::size_t size() const { return _data.size(); }
    inline void        clear() { _data.clear(); }
    inline bool        empty() { return _data.empty(); }
};
 
// operations
// abstract class operation
 
class operation
{
public:
    virtual void exec(stack<double> &stack) const = 0;
    virtual ~operation() = default;
};
 
class op_add : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
 
        stack.push(arg2 + arg1);
    }
};
 
class op_subtract : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
 
        stack.push(arg2 - arg1);
    }
};
 
class op_multiply : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
 
        stack.push(arg2 * arg1);
    }
};
 
class op_divide : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
        if (arg1 == 0)
            throw std::logic_error("division by zero");
 
        stack.push(arg2 / arg1);
    }
};
 
class op_mod : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
 
        stack.push(std::fmod(arg2, arg1));
    }
};
 
class op_pow : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg1 = stack.pop();
        double arg2 = stack.pop();
 
        stack.push(std::pow(arg2, arg1));
    }
};
 
class op_fact : public operation
{
    double fact(double val) const
    {
        if (val == 0)
            return 1;
        return val * fact(val - 1);
    }
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg = stack.pop();
 
        stack.push(fact(arg));
    }
};
 
class op_unary_plus : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const override
    {
        double arg = stack.pop();
 
        stack.push(arg);
    }
};
 
class op_unary_minus : public operation
{
public:
    void exec(stack<double> &stack) const final override
    {
        double arg = stack.pop();
 
        stack.push(-arg);
    }
};
 
// factory
 
class ops_factory
{
public:
    using object_uptr = std::unique_ptr<operation>;
    using creator_function = std::function<object_uptr(void)>;
 
private:
    std::map<char, creator_function> _creation_data;
 
private:
    ops_factory() = default;
    ops_factory(const ops_factory &) = delete;
 
public:
    static ops_factory & instance()
    {
        static ops_factory factory;
        return factory;
    }
 
    static void register_creation(char key, creator_function creator)
    {
        ops_factory & factory = instance();
 
        factory._creation_data[key] = creator;
    }
 
    static object_uptr create_object(char key)
    {
        const ops_factory & factory = instance();
 
        const auto iter = factory._creation_data.find(key);
        if (iter == factory._creation_data.end()) {
            throw std::invalid_argument("ops_factory: bad key");
        }
 
        creator_function creator = iter->second;
        return creator();
    }
};
 
// registration
 
namespace creator_functions
{
    std::unique_ptr<operation> create_op_add()
    {
        return std::make_unique<op_add>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_subtract()
    {
        return std::make_unique<op_subtract>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_multiply()
    {
        return std::make_unique<op_multiply>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_divide()
    {
        return std::make_unique<op_divide>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_mod()
    {
        return std::make_unique<op_mod>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_pow()
    {
        return std::make_unique<op_pow>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_fact()
    {
        return std::make_unique<op_fact>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_unary_plus()
    {
        return std::make_unique<op_unary_plus>();
    }
 
    std::unique_ptr<operation> create_op_unary_minus()
    {
        return std::make_unique<op_unary_minus>();
    }
}
 
class static_registrator
{
private:
    static_registrator()
    {
        ops_factory & factory = ops_factory::instance();
 
        factory.register_creation('+', &creator_functions::create_op_add);
        factory.register_creation('-', &creator_functions::create_op_subtract);
        factory.register_creation('*', &creator_functions::create_op_multiply);
        factory.register_creation('/', &creator_functions::create_op_divide);
        factory.register_creation('%', &creator_functions::create_op_mod);
        factory.register_creation('^', &creator_functions::create_op_pow);
        factory.register_creation('!', &creator_functions::create_op_fact);
        factory.register_creation(-'+', &creator_functions::create_op_unary_plus);
        factory.register_creation(-'-', &creator_functions::create_op_unary_minus);
    }
 
    static static_registrator _instance;
};
 
static_registrator static_registrator::_instance;
 
// parse expression
 
class expression_parser
{
    std::map<char, std::size_t> prior;
    std::string str;
public:
    expression_parser(std::string & str) : str(str)
    {
        prior.insert(std::make_pair('+', 1));
        prior.insert(std::make_pair('-', 1));
        prior.insert(std::make_pair('*', 2));
        prior.insert(std::make_pair('/', 2));
        prior.insert(std::make_pair('%', 2));
        prior.insert(std::make_pair('^', 3));
        prior.insert(std::make_pair('!', 3));
        prior.insert(std::make_pair(-'+', 4));
        prior.insert(std::make_pair(-'-', 4));
    }
 
    ~expression_parser() = default;
 
    double calculate()
    {
        stack<char> oper;
        stack<double> stack;
 
        if (!balance_brackets(str))
            throw std::invalid_argument("expression is incorrect: error bracket");
 
        str.erase(std::remove(str.begin(), str.end(), ' '), str.end());
 
        for (std::size_t i = 0; i < str.length(); ++i)
        {
            if (str[i] == '(')
                oper.push(str[i]);
 
            else if (str[i] == ')')
            {
                while (oper.top() != '(')
                    process_operation(stack, oper.pop());
                oper.pop();
            }
 
            else if (is_operation(str[i]))
            {
                char cur_oper = str[i];
                if ((str[i] == '+' || str[i] == '-') && (0 == i || (!std::isdigit(str[i - 1]) && str[i - 1] != '.' && str[i - 1] != ')' && str[i - 1] != '!')))
                    cur_oper = -cur_oper;
                while (!oper.empty() && prior[oper.top()] >= prior[cur_oper])
                    process_operation(stack, oper.pop());
                oper.push(cur_oper);
            }
 
            else
            {
                std::string value;
                while (i < str.length() && (std::isdigit(str[i]) || str[i] == '.'))
                    value += str[i++];
                i--;
                stack.push(std::stod(value));
            }
        }
 
        while (!oper.empty())
            process_operation(stack, oper.pop());
 
        return stack.top();
    }
 
private:
    inline bool is_operation(char ch)
    {
        return ch == '+' || ch == '-' || ch == '*' || ch == '/' || ch == '^' || ch == '!';
    }
 
    inline bool balance_brackets(std::string & str)
    {
        int brackets = 0;
        for (auto ch : str)
        {
            brackets += (ch == '(');
            brackets -= (ch == ')');
            if (brackets < 0) return false;
        }
        
        return brackets == 0;
    }
 
    inline void process_operation(stack<double> & stack, char op_sign)
    {
        auto op_object = ops_factory::instance().create_object(op_sign);
        op_object->exec(stack);
    }
};
 
int main()
{
    std::string str = "(((10+1)*(5+6*(3+1))+4*(3+1)))-5!";
    expression_parser param(str);
    std::cout << ">> " << str << std::endl;
    std::cout << "result: " << param.calculate() << std::endl;
    system("pause>>void");
    return 0;
}

быдлосорс, но буду фиксить

@dawn artist · 20.07.2017, 23:16

Сообщение от zarko97

Пишу парсер мат. выражений. Столкнулся с проблемкой: как обозначить унарные операции + и - ?

Не думал завести enum для токенов?

@zarko97 · 20.07.2017, 23:32 **[ТС]**

daun-autist, по-моему с ним только сорс разрастётся

@Renji · 20.07.2017, 23:37

Сообщение от zarko97

Renji, на данный момент написано:

1) Дело конечно же хозяйское, но зачем там stack? В смысле, чем не устраивает решение в котором промежуточные данные складываются в стандартный стек, а не его наколеночный аналог? Единственное преимущество которое я вижу - stack не грозит переполнение. Но если у вас там выражения не на сто тысяч операторов, едва ли такое преимущество актуально.
2) Долго думал нафига эти фабрики.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
#include <iostream>
#include<sstream>
 
class Operation
{
public:
    Operation(){}
    Operation(int _priority,Operation*root):priority(_priority)
    {
        //корень - самый правый узел дерева, с приоритетом не ниже чем у этого выражения
        while(root->right && root->right->priority<=priority)
            root=root->right;
        //правый аргумент корневой оператии, теперь будет левым аргументом новой операции
        left=root->right;
        //правого аргумента у этой операции пока нетути
        right=nullptr;
        //а сама новая операция - будет правым аргументом корневой
        root->right=this;
    }
    virtual double calculate()const{return right->calculate();}
 
    const int priority=0;
    Operation*left=nullptr;
    Operation*right=nullptr;
};
 
class Const:public Operation
{
public:
    Const(Operation*root,double _value):Operation(100500,root),value(_value){}
    double calculate()const{return value;}
    const double value;
};
 
class Plus:public Operation
{
public:
    Plus(Operation*root):Operation(1,root)
    {
        if(!left)
            throw std::runtime_error("Ops..");
    }
    double calculate()const{return left->calculate()+right->calculate();}
};
 
class Mull:public Operation
{
public:
    Mull(Operation*root):Operation(2,root)
    {
        if(!left)
            throw std::runtime_error("Ops..");
    }
    double calculate()const{return left->calculate()*right->calculate();}
};
 
void parser(Operation*root,std::istream&stream)
{
    while(stream.peek()!=EOF)
    {
        switch(stream.peek())
        {
        case'+':
            new Plus(root);
            stream.get();
            break;
        case'*':
            new Mull(root);
            stream.get();
            break;
        default:
        {
            int x;
            stream>>x;
            new Const(root,x);
        }
        }
    }
}
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    Operation root;
    std::stringstream stream("2+2*2");
    parser(&root,stream);
    std::cout<<root.calculate()<<std::endl;
    return 0;
}

@zarko97 · 21.07.2017, 10:22 **[ТС]**

Renji, идея кажется бредовой, но все же выскажусь: что если заюзать такую мапу:

C++
1
std::map<std::pair<std::string, bool>, std::size_t>

т.к. пары лексикографически сравниваются и при распознавании унарной операции менять состояние була?

@Ferrari F1 · 21.07.2017, 10:39

zarko97, не пробовал использовать boost spirit?

@zarko97 · 21.07.2017, 10:40 **[ТС]**

Ferrari F1, нельзя буст юзать

@Renji · 21.07.2017, 14:15

Сообщение от zarko97

т.к. пары лексикографически сравниваются и при распознавании унарной операции менять состояние була?

Сделайте просто два map, один для унарных операций, другой для бинарных.

@zarko97 · 21.07.2017, 14:44 **[ТС]**

Renji, тогда мне две фабрики делать придется

@Renji · 21.07.2017, 16:12

Сообщение от zarko97

Renji, тогда мне две фабрики делать придется

Ну так нормально напишите фабрику и распил одной фабрики на две большой бедой не будет. Серьезно, у меня от вашего кода складывается ощущение что в ТЗ было "подмести плац ломом" ("а мне не надо быстрее, мне нужно чтобы ты за...мучался").

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
struct Operation
{
    std::function<double(std::stack<double>&)> calculate;
    int priority;
};
 
Operation factory(char c)
{
    switch(c)
    {
    case'+':
        return {[](std::stack<double>&stack)
            {
                const auto A=stack.top();
                stack.pop();
                const auto B=stack.top();
                stack.pop();
                return A+B;
            },1};
    case'*':
        return {[](std::stack<double>&stack)
            {
                const auto A=stack.top();
                stack.pop();
                const auto B=stack.top();
                stack.pop();
                return A*B;
            },2};
    }
}
 
int main()
{
    Operation op=factory('+');
    std::stack<double> stack;
    stack.push(2);
    stack.push(2);
    std::cout<<op.calculate(stack)<<std::endl;
    return 0;
}

@zarko97 · 21.07.2017, 17:24 **[ТС]**

Сообщение от Renji

подмести плац ломом

и чем тут плоха фабрика?

@Ferrari F1 · 21.07.2017, 17:25

Сообщение от zarko97

C++
1
2
std::map<char, std::size_t> prior;
prior.insert(std::make_pair("+", 1));

почему тут двойные кавычки вокруг плюса?

а не лучше ли так:

C++
1
prior.emplace('+', 1);

?

@Renji · 21.07.2017, 17:29

Сообщение от zarko97

и чем тут плоха фабрика?

Во-первых, в ней std::map который никогда не будет также быстр и компактен как switch. Во-вторых, все эти register_creation тупо громоздкие. Городить весь этот огород, ради того чтобы потом вызвать фабрику в одном единственном месте - из пушки по воробьям.

@Ferrari F1 · 21.07.2017, 18:36

zarko97,

Сообщение от zarko97

C++
1
prior.insert(std::make_pair("+", 1));

если все таки нужно вставить элемент, можно так сделать

C++
1
prior.insert({"+", 1});

@Renji · 21.07.2017, 18:38

Сообщение от Ferrari F1

если все таки нужно вставить элемент, можно так сделать

emplace("+",1) тогда уж.

@Ferrari F1 · 21.07.2017, 19:37

Renji, emplace уже был мною упомянут), но рекции не последовало, хотя zarko97 был в сети.

Поэтому подумал, что мб ему нужон был именн инсерт

Добавлено через 56 минут
Хотя в данном случае у zarko97 должен выполниться инсерт принимающий r value ссыль,
тогда в этом случае встает вопрос, что лучше перемещение или емпласе ?

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Desktop (MinGW): Создаём пустое окно с нуля для 2D-графики на SDL3, Си и C++ 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога Финальные проекты на Си и на C++: hello-sdl3-c. zip hello-sdl3-cpp. zip Результат:	Установка CMake и MinGW 13.1 для сборки С и C++ приложений из консоли и из Qt Creator в EXE 8Observer8 10.03.2026 Содержание блога MinGW - это коллекция инструментов для сборки приложений в EXE. CMake - это система сборки приложений. Здесь описаны базовые шаги для старта программирования с помощью CMake и. . .	Как дизайн сайта влияет на конверсию: 7 решений, которые реально повышают заявки Neotwalker 08.03.2026 Многие до сих пор воспринимают дизайн сайта как “красивую оболочку”. На практике всё иначе: дизайн напрямую влияет на то, оставит человек заявку или уйдёт через несколько секунд. Даже если у вас. . .	Модульная разработка через nuget packages DevAlt 07.03.2026 Сложившийся в . Net-среде способ разработки чаще всего предполагает монорепозиторий в котором находятся все исходники. При создании нового решения, мы просто добавляем нужные проекты и имеем. . .
Модульный подход на примере F# DevAlt 06.03.2026 В блоге дяди Боба наткнулся на такое определение: В этой книге («Подход, основанный на вариантах использования») Ивар утверждает, что архитектура программного обеспечения — это структуры,. . .	Управление камерой с помощью скрипта OrbitControls.js на Three.js: Вращение, зум и панорамирование 8Observer8 05.03.2026 Содержание блога Финальная демка в браузере работает на Desktop и мобильных браузерах. Итоговый код: orbit-controls-threejs-js. zip. Сканируйте QR-код на мобильном. Вращайте камеру одним пальцем,. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Синхронизация спрайтов SDL3 и тел Box2D 8Observer8 04.03.2026 Содержание блога Финальная демка в браузере. Итоговый код: finish-sync-physics-sprites-sdl3-c. zip На первой гифке отладочные линии отключены, а на второй включены:. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Идентификация объектов на Box2D v3 - использование userData и событий коллизий 8Observer8 02.03.2026 Содержание блога Финальная демка в браузере. Итоговый код: finish-collision-events-sdl3-c. zip Сканируйте QR-код на мобильном и вы увидите, что появится джойстик для управления главным героем. . . .

@zarko97 279 / 39 / 13 Регистрация: 11.10.2015 Сообщений: 405
	20.07.2017, 23:32 [ТС]
	daun-autist, по-моему с ним только сорс разрастётся 0

@Ferrari F1 807 / 534 / 158 Регистрация: 27.01.2015 Сообщений: 3,017 Записей в блоге: 1
	21.07.2017, 10:39
	zarko97, не пробовал использовать boost spirit? 0

@zarko97 279 / 39 / 13 Регистрация: 11.10.2015 Сообщений: 405
	21.07.2017, 10:40 [ТС]
	Ferrari F1, нельзя буст юзать 0

@zarko97 279 / 39 / 13 Регистрация: 11.10.2015 Сообщений: 405
	21.07.2017, 14:44 [ТС]
	Renji, тогда мне две фабрики делать придется 0

@Ferrari F1 807 / 534 / 158 Регистрация: 27.01.2015 Сообщений: 3,017 Записей в блоге: 1
	21.07.2017, 19:37
	Renji, emplace уже был мною упомянут), но рекции не последовало, хотя zarko97 был в сети. Поэтому подумал, что мб ему нужон был именн инсерт Добавлено через 56 минут Хотя в данном случае у zarko97 должен выполниться инсерт принимающий r value ссыль, тогда в этом случае встает вопрос, что лучше перемещение или емпласе ? 0