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支持标点符号[0-9], [±*/], [(], [)], [~], [.], [=] (其中~为负号);
一种局部及时处理的思想,能处理的尽快处理。
初始 [0-9] [+ - * /] [(] [)] [~] [.] [=] 共19个符号,8个状态
0 1 2 3 4 5 6 7
(1).四则运算
1.两个堆栈,数据栈,符号栈
2.优先级表
(2).容错
不合法不识别(括号按序且成对出现)
1.[0-9] 当不在 4类后 ,有效, 当输入0&&state2 && 栈顶=’/’,sfs = 1, 当输入1-9,sfs = 0;然后, 当point1,pl++;然后,赋值给tmp -----state=1
2.[±*/] 只能在 1类 4类后, 检测异常,有效,比较,可能计算, 入栈。-----state=2
3.[(] 只能在 0类 2类后 且 (bracket0),有效,bracket=1, 入栈 -----state=3
4.[)]只能在 1类后 且 (bracket1), 检测异常,有效,入栈后bracket=0----sate=4
5.[~] 只能在 0类 2类 3类后,有效后negative=1----state=5
6.[.] 只能在 1类后 且 point0,有效后point=1----state=6
7.[=] 只能在 bracket0&&(state1||state4)后,检测异常,
有效,符号出一次,栈出两次,计算,显示结果,入栈后,初始化所有参数。----state=7
使用state记录上次状态,分别为0-7,对应一行符号类型,有效后获取;(tmp需要使用)current记录当前状态,立刻获取。【尽量使用state状态,因为它是确定的,而current不确定,因为当前输入不一定有效】
使用bracket记录括号状态:0无括号或上个括号是右括号, 1是上个是左括号 【当(有效,bracket=1;当)有效,bracket=0】
使用negative记录负号状态:0无负号,1有负号 【当state!=1&&state!=5&&state!=6,negative=0, 有效后,当输入~,negative=1】
使用point记录标点状态:0无标点,1有标点 【当state!=1&&state!=5&&state!=6, point=0, 有效后,当输入.,point=1】(判断0.1.1情况使用)
使用pl 记录标点位置 【当state!=1&&state!=5&&state!=6,pl=0, 有效后,当point1&&输入为数,pl++ 】
使用tmp记录暂时的输入数 【当state!=1&&state!=5&&state!=6, tmp=0(出错,原因为止);
有效后,当输入是数&¤t1&&state!=1&&state!=6,tmp入栈,当current1&&state1,先出栈,赋值后tmp入栈】
使用sfs记录除法可能异常情况 【有效后,当输入0&&state==2&&栈顶=’/’,sfs=1; 当输入为1-9, sfs=0】
使用topd和topr代表栈顶的位置
注意:以上参数都要初始化!
说明:此即像状态机。
注意:【】内位置不在一起,位置不同,编程效果不同
有效后,数字分类讨论入栈,操作符号则入栈。
tmp每次入栈前需要检查negative和point和pl
涉及状态位变化时,注意0-9 和~ 和 . 之间的密切联系
特殊情况:
20/0.1情况没识别。需检测异常
(1)2/0.1= ----7
(2)2/0.1四则 ----2
(3)(2/0.1) ----4
以上三种情况检测sfs,
当sfs == 1,数出栈,当前输入无效,sfs=0,state=2
当sfs==0, 有效
keil uv4(uv3缺少浮点数的库)
RAM有限,所以输入有限,或者是我没想到,实际上可以做到很长的输入?
两个堆栈,边处理边存储,最坏情况下,堆栈能多长?目前已知为3
2*(3*(…)) 这种情况下,长度可以无限长?状态机可以解决这个问题?
不考虑最坏情况
state角度
一.0的情况特别?并不特别!只记录point location就行
0.001
0.101
0.10
1.002
0012
0.1.1这个错误没考虑,已完善
20/0.1情况没法算
(1)2/0.1=
(2)2/0.1四则
(3)(2/0.1)
以上三种情况检测sfs,当sfs
二./的情况特别
后不能跟0
编程中问题
(1234)情况没考虑
uchar类型x,不能使用if(1 == x)
能使用if(x)
if();中多了一个分号
确少c51fps.lib
c51fpc.lib
网上的文件可能不可靠!!!
文件似乎没问题。
问题在于,keil平台上的0和’0’不同
getTmp函数有问题!
参数没写类型!
abs函数有问题,只能产生一个整数,不能产生浮点型
如何一个人确定自己的设计没有问题?
局部分析,局部分析要尽量完整。
显示顺序有问题,先答案后数,原因是在stateChange函数里就进行运算并输出答案,函数后才显示等号,已完善
-2.45/0.01=出现bug,排查原因中
屏幕很小,需要加入滑动功能
!!!存在问题,并不是输入等号就获得最终答案,应该做到栈为空为止
1.12+2.5*(3)=通过
1+2*(3+4)= 通过 line470
2*(3+4)=通过
(1+23)=通过
(12+3)=通过
(1)=通过
1+(2)3=通过
1(2)+3=通过
当比较优先级相等,没考虑
tmp置零影响,没考虑括号
-1似乎有问题
首次输入的负号数有问题 -1±2,第一个负号有问题, 那么, 换成1 + -2呢?
有问题,说明不只是第一位问题,可能是第一个负数问题,或者全部负数问题
输入-9+直接输出2.73,可能是在判断是否比较计算处问题
问题再calculate函数中
push函数,也许顺序
getTmp
跟踪topr
-1-(-2)出错
5.2=出错-----------------------------------------------------------------------------------
5/(1-1)=出错------------------------------------------------------------------------------
1.先把全局设计好,再编程。
2.具体实现上困难重重,说明对c语言掌握不深刻。
3.学习完要及时记录知识点,才能方便复习。
1.没有考虑到类似5/(2-2)情况,若修复,只需在/出栈的时候,判断栈顶数是否是0(我的只考虑到了5/0和5/0.1情况,因为我设计的是边输入边判断,总会有考虑不全的情况,而真正的状态机思想应该是能落实到每一种情况)
2.没有考虑1=情况
3.不支持多重括号情况
/************************************************************************************** * 四则运算计算器 * * 键盘使用:s1-s16分别为:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,+,-,*,/,(,),共16个键 * k1-k3 分别为:= ~ . * 连接方法:P24连K1, J20连JP3, 插上LCD1602 * 三步走策略,如下: * 1.输入,解决按键响应问题。2022.1.1解决! * 2.输出,解决显示问题。 2022.1.2解决!2022.1.3完善! * 3.运算,解决四则运算问题。 (1)解决状态机问题。 2022.1.4解决! (2)确定状态机能工作 2022.1.5解决! (3)解决运算问题。 2022.1.6初成! * 4.排查,检测边界情况。 2022.1.6大致解决,仍有瑕疵! * * ***************************************************************************************/ #include <reg51.h> //此文件中定义了51的一些特殊功能寄存器 #include "stdio.h" #include "stdlib.h" //此文件中有内存池初始化函数 #include <math.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define MAX_LEN 10 sbit EN=P2^7; //LCD的使能引脚 sbit RS=P2^6; //LCD数据命令选择端 sbit RW=P2^5; //LCD的读写选择端 //19个键盘 sbit K1=P2^4; //= 键 sbit K2=P2^3; //~ 键 sbit K3=P2^2; //. 键 uchar KEY_CODE[]={ 0xee,0xde,0xbe,0x7e,//4X4矩阵键盘键值表,0-9, + - * / ( ), 共16个 0xed,0xdd,0xbd,0x7d, 0xeb,0xdb,0xbb,0x7b, 0xe7,0xd7,0xb7,0x77}; //定义字符键值表 uchar CHAR_TABLE[]={0x30,0x31,0x32,0x33,//这四个会在液晶显示器中显示0 1 2 3 0x34,0x35,0x36,0x37,//这四个会显示4 5 6 7 0x38,0x39,0x2b,0x2d,//这个四个会显示8 9 + - 0x2a,0x2f,0x28,0x29,//这个四个会显示* / ( ) 0x3d,0x7e,0x2e}; //这三个会显示= ~ . 共19个 //运算优先级表,不使用,太占内存 /*uchar PRIORITY[]={'>','>','<','<','<','>',//先行后列,顺序为+ - * / ( ) '>','>','<','<','<','>', '>','>','>','>','<','>', '>','>','>','>','<','>', '<','<','<','<','<','=', '>','>','>','>',' ','>'};*/ void scanf_(uchar *var);//从矩阵键盘中获取值 void print(uchar outStr);//打印字符串 void delay5MS(); void delay100MS(); void writeCMD(uchar com);//写命令子程序 void showOneChar(uchar dat);//写数据子程序 void init();//初始化子程序,初始化液晶显示屏 void clear();//清除显示屏上的显示 //核心处理函数 uchar stateChange(uchar inp); //比较优先级函数 uchar cp_priority(uchar cur); //计算函数 void calculate(uchar inp); //检查除法异常函数 uchar jd_abnormal(); //状态刷新函数,核心处理函数开头 void rf_state(); //获取状态类别 uchar getClass(uchar var); //压栈函数 void push_st(uchar inp); //更新tmp值 void getTmp(uchar inp); //最终运算 void last_cal(double op2, double op1, uchar opr); //显示最终结果 void showAns(); //建立堆栈 uchar str[10];//符号堆栈 double std[5];//数堆栈 //栈顶位置 int topd = -1; int topr = -1; //暂存数据 double tmp = 0; //状态标志位 uchar state = 0;//共8个状态,具体所指请看文档 uchar current = 0;//指示当前状态,tmp处理使用 uchar bracket = 0;//括号状态,0无或有右括号,1有左括号 uchar negative = 0;//负号状态,0无符号,1有负号 uchar point = 0;//点状态,0无点,1有点 uchar pl = 0;//点位置,0初始位,值为当前是点后第几位 uchar sfs = 0;//可能的除0异常状态,0表示当前可能异常,1代表没异常 void main() { //准备工作,其中num为获取的键盘字符。 uchar num=0xff; //app int ts = 0; init(); //初始化堆栈 //init_mempool(&str, sizeof(str)); //init_mempool(&std, sizeof(std)); while(1) { scanf_(&num); current = getClass(num);//(1)获取当前输入的状态 if(stateChange(num))//当输入有效 { //app处理满屏问题 if(ts == 10) { init(); ts = 0; } push_st(num); if(num != '=')//等号特殊,必须先输出 print(num); state = current;//(1)更新state状态 //app ++ts; } } } /**********从键盘获取值得函数类似于C语言的scanf()函数**************/ void scanf_(uchar *var) { uchar temp,num; int i=1; temp=i; while(1){ if(!K1) { delay100MS(); //延时,软件消除抖动。 if(!K1) { while(!K1); *var = '='; break; } } else if(!K2) { delay100MS(); //延时,软件消除抖动。 if(!K2) { while(!K2); *var = '~'; break; } } else if(!K3) { delay100MS(); //延时,软件消除抖动。 if(!K3) { while(!K3); *var = '.'; break; } } P1 = 0x0f;//置行为高电平,列为低电平。这样用于检测行值。 if(P1!=0x0f) { delay100MS(); //延时,软件消除抖动。 temp=P1; //保存行值 P1=0xf0; //置行为低电平,列为高电平,获取列 if(P1!=0xf0) { num=temp|P1; //获取了按键位置 //P2=1; for(i=0;i<16;i++) if(num==KEY_CODE[i]) { if(i==10)*var='+';//获取加号的值 else if(i==11)*var='-';//获取减号的值 else if(i==12)*var='*';//获取乘号的值 else if(i==13)*var='/';//获取除号的值 else if(i==14)*var='(';//获取左括号号的值 else if(i==15)*var=')';//获取右括号的值 else *var=i;//获取数值 } break; //跳出循环,为了只获取一个值 } } } } /******************显示函数***************************/ void print(uchar arr) { uint t=0,j=0; uint location; if(arr == '=') location = 16; else if(arr == '~')location = 17; else if(arr == '.')location = 18; else if(arr == '+')location = 10; else if(arr == '-')location = 11; else if(arr == '*')location = 12; else if(arr == '/')location = 13; else if(arr == '(')location = 14; else if(arr == ')')location = 15; else{ for(j=0;j<10;j++) if(arr == j)location = j; } showOneChar(CHAR_TABLE[location]); } /*********************短延时函数*************************/ void delay5MS() { int n=3000; while(n--); } /*****************定义长点的延时程序**********************/ void delay100MS() { uint n=10000; while(n--); } /*******************写命令子程序**************************/ void writeCMD(uchar com) { P0=com; //com为输入的命令码。通过P2送给LCD RS=0; //RS=0选择指令寄存器 RW=0; //RW=0为写 delay5MS(); EN=1; //LCD的使能端E置高电平,读取信息 delay5MS(); EN=0; //LCD的使能端E置低电平,执行指令 } /*******************写数据子程序**************************/ void showOneChar(uchar dat) { P0=dat; //写入数据 RS=1; //RS=1选择数据寄存器 RW=0; //RW=0为写 EN=1; //读取信息 delay5MS(); EN=0; //执行指令 } /*******************初始化函数**************************/ void init() { EN=0; writeCMD(0x38);//设置显示模式 writeCMD(0x0e);//光标打开,不闪烁 writeCMD(0x06);//写入一个字符后指针地址+1,写一个字符时整屏不移动 writeCMD(0x01);//清屏显示,数据指针清0,所以显示清0 writeCMD(0x80);//设置字符显示的首地址,指明了数据块的首地址为P0 } /*********************清屏子程序**********************/ void clear() { EN=0; writeCMD(0x01); } /*********************核心处理函数**********************/ uchar stateChange(uchar inp) { //刷新所有状态 rf_state(); //状态机分类处理 if(inp>=0&&inp<=9)//1类输入********* { if(4 != state && 7 != state)//有效,但要考虑可能的异常情况 { //考虑除数异常状况 if(inp == 0&&state==2&&str[topr]=='/') sfs = 1; else sfs = 0; //考虑点可能存在 if(1 == point) pl++; //处理tmp入栈,注意负号,点存在,点位置-------------交给push函数了------------------- return 1; } } else if(inp=='+'||inp=='-'||inp=='*'||inp=='/')//2类输入********* { if((state==1||state==4||state==7)&&!jd_abnormal())//有效, { if(topr != -1)//当符号栈不空,才进入比较与计算 calculate(inp); return 1; } } else if(inp=='(')//3类输入********* { if((state==0||state==2)&&bracket==0)//有效 { bracket = 1; return 1; } } else if(inp==')')//4类输入********* { if(state==1&&bracket==1&&!jd_abnormal())//有效 { //test,(数)没考虑 calculate(inp); bracket = 0; return 1; } } else if(inp=='~')//5类输入********* { if(state==0||state==2||state==3)//有效 { negative = 1; return 1; } } else if(inp=='.')//6类输入********* { if(state==1&&point==0)//有效 { point = 1; return 1; } } else if(inp=='=')//7类输入********* { if(bracket==0&&(state==1||state==4)&&!jd_abnormal())//有效 { print(inp);//等号特殊,先显示等号 calculate(inp);//再进行计算 return 1; } } return 0;//0为无效,1为有效 } /********************比较优先级函数**********************/ uchar cp_priority(uchar cur)//竖着输入,cur为当前有效输入 { uchar res='='; if(cur=='+')//输入是加号 { if(str[topr]=='+') res = '>'; else if(str[topr]=='-') res = '>'; else if(str[topr]=='*') res = '>'; else if(str[topr]=='/') res = '>'; else if(str[topr]=='(') res = '<'; else if(str[topr]==')') res = '>'; } else if(cur=='-')//输入是减号 { if(str[topr]=='+') res = '>'; else if(str[topr]=='-') res = '>'; else if(str[topr]=='*') res = '>'; else if(str[topr]=='/') res = '>'; else if(str[topr]=='(') res = '<'; else if(str[topr]==')') res = '>'; } else if(cur=='*')//输入是乘号 { if(str[topr]=='+') res = '<'; else if(str[topr]=='-') res = '<'; else if(str[topr]=='*') res = '>'; else if(str[topr]=='/') res = '>'; else if(str[topr]=='(') res = '<'; else if(str[topr]==')') res = '>'; } else if(cur=='/')//输入是除号 { if(str[topr]=='+') res = '<'; else if(str[topr]=='-') res = '<'; else if(str[topr]=='*') res = '>'; else if(str[topr]=='/') res = '>'; else if(str[topr]=='(') res = '<'; else if(str[topr]==')') res = '>'; } else if(cur=='(')//输入是左括号 { if(str[topr]=='+') res = '<'; else if(str[topr]=='-') res = '<'; else if(str[topr]=='*') res = '<'; else if(str[topr]=='/') res = '<'; else if(str[topr]=='(') res = '<'; else if(str[topr]==')') res = ' '; } else if(cur==')')//输入是右括号 { if(str[topr]=='+') res = '>'; else if(str[topr]=='-') res = '>'; else if(str[topr]=='*') res = '>'; else if(str[topr]=='/') res = '>'; else if(str[topr]=='(') res = '='; else if(str[topr]==')') res = '>'; } else if(cur=='=')//遗漏情况 res = '>'; return res;//res为比较符号 } /*********************计算函数**********************/ void calculate(uchar inp) { //操作数和操作号 double op1 = 0; double op2 = 0; uchar opr = '='; uchar cp = '='; cp = cp_priority(inp); if(cp == '>')//执行运算-------注意=情况没讨论------------------------------ { if(inp == ')')//右括号情况特殊, { //对于括号内部,可能需要连环操作,如(1+2*3)= while(str[topr]!='(') { opr = str[topr--];//运算号出栈 op1 = std[topd--];//运算数1出栈 op2 = std[topd--];//运算数2出栈 last_cal(op2, op1, opr); } //对于括号外部,左括号的到来容易造成堆积---如1+2*(7),留给最后等号处理-------------------- topr--; //test //print(str[topr]); } else { opr = str[topr--];//运算号出栈 op1 = std[topd--];//运算数1出栈 op2 = std[topd--];//运算数2出栈 last_cal(op2, op1, opr); } //test,error,can't go here------------因为在if中------------------------ } if(cp == '=')//左括号和右括号临近时 topr--; if(inp == '=')//最终结果可能需要多次运算,直到栈内剩下一个数 { //test /*print('*'); tmp=op2; showAns(); print(opr); tmp=op1; showAns(); print('*');*/ while(topd!=0)//没到底,就算到底---------------------------------- { opr = str[topr--];//运算号出栈 op1 = std[topd--];//运算数1出栈 op2 = std[topd--];//运算数2出栈 last_cal(op2, op1, opr); } tmp = std[topd]; //到底了,输出结果 showAns(); } } /*********************检查除法异常函数**********************/ uchar jd_abnormal() { if(sfs==1) { //数出栈-------------------------------------------------------- topd--; //回复到前前状态 sfs = 0; state = 2; //输入无效 return 1; } return 0;//0为正常,1为异常 } /*********************状态刷新函数**********************/ void rf_state() { if(state!=1&&state!=5&&state!=6)//当上一个输入和数无关,重置和数相关的所有状态位和暂存数 { negative = 0; point = 0; pl = 0; tmp = 0;//不知为何出错-----------旧版本编译器缺少处理浮点数的c51fs.lib文件---------------------------------------------------- } } /*********************获取状态类别函数*********************/ uchar getClass(uchar inp) { if(inp>=0&&inp<=9) return 1; else if(inp=='+'||inp=='-'||inp=='*'||inp=='/') return 2; else if(inp=='(') return 3; else if(inp==')') return 4; else if(inp=='~') return 5; else if(inp=='.') return 6; else if(inp=='=') return 7; return 0; } /*********************压栈函数*********************/ void push_st(uchar inp) { if(current==1)//压数,注意考虑和数相关的negative,point,pl,tmp---------------------------------- { getTmp(inp);//有效输入到当前为止的数是tmp if(state!=1&&state!=6)//当上一次输入的不是数字,说明上一次没存数,入栈 { topd++; std[topd] = tmp; } else //当上一次输入的是数字,则覆盖上次的数 std[topd] = tmp; } else if(current==2||current==3||current==4)//压符号[=-*/][(][)] { if(inp != ')')//右括号需要特殊处理 { topr++; str[topr] = inp; } /*if(str[topr] ==')'&&str[topr-1]=='(')//当栈顶是右括号,并且临近为左括号,两者一起出栈 { topr--; topr--; }*/ } } /*********************压栈函数*********************/ void getTmp(uchar inp)//考虑负号,点,点位置 { uchar i = 1; double base = 1; char tpch[MAX_LEN*2]; //tmp = abs(tmp);//可能有副作用------舍去--------------------------------- sprintf(tpch, "%g", tmp);//判断栈顶数正负的准备 if(point==0)//当不存在小数 { if(tpch[0]>='0'&&tpch[0]<='9') tmp = tmp*10+inp; else tmp = tmp*10-inp; } else//当存在小数 { //获取小数部分 for(i=1; i<=pl; ++i) { base = base/10*1.0; } if(tpch[0]>='0'&&tpch[0]<='9') tmp = tmp+base*inp; else tmp = tmp-base*inp; //test-----fixed-------- } if(negative == 1)//存在负号 { if(tpch[0]>='0'&&tpch[0]<='9') tmp = (-1.0)*tmp;//abs副作用可能----确实,小数点后消失----------------------- } //test //if(topd == 0+0x30) test //test('*'); } /*********************显示答案函数*********************/ void showAns() { char bun[MAX_LEN*2]; uint m = 0; tmp *= 1.0;//如果不乘以1.0,会出现小数点后面消失的情况 sprintf(bun,"%g",tmp); while(1) { if(bun[m] == '\0') break; else { if(bun[m] == '.'||bun[m] == '-') print(bun[m]); else print(bun[m]-0x30); m++; } } } /*********************显示答案函数*********************/ void last_cal(double op2, double op1, uchar opr) { //计算 if(opr == '+') tmp = op2 + op1; else if(opr == '-') tmp = op2 - op1; else if(opr == '*') tmp = op2 * op1; else if(opr == '/') tmp = op2 / op1 * 1.0; //结果入栈 topd++; std[topd] = tmp; }
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