-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 4
/
rpn_calculator3.go
253 lines (213 loc) · 6.12 KB
/
rpn_calculator3.go
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
package main
import (
"fmt"
"strconv"
"go/scanner"
"go/token"
)
// výraz, který se má převést na RPN a následně vyhodnotit
const source = `
1 + 2 * (3 + 4) + 5 * (6 - 7)
`
// primitivní neoptimalizovaná varianta zásobníku operandů
type Stack struct {
stack []int
}
// uložení hodnoty na zásobník
func (stack *Stack) Push(value int) {
stack.stack = append(stack.stack, value)
}
// přečtení hodnoty ze zásobníku s kontrolou, zda není zásobník prázdný
func (stack *Stack) Pop() (int, error) {
if stack.Empty() {
return -1, fmt.Errorf("Empty stack")
}
// index nejvyššího prvku na zásobníku
tos := len(stack.stack) - 1
// přečtení elementru ze zásobníku
element := stack.stack[tos]
// odstranění elementu ze zásobníku
stack.stack = stack.stack[:tos]
return element, nil
}
// test, zda je zásobník prázdný
func (stack *Stack) Empty() bool {
return len(stack.stack) == 0
}
// funkce provádějící výpočet na základě použitého operátoru
type Operator func(int, int) int
type TokenWithValue struct {
Token token.Token
Value int
}
func ValueToken(tok token.Token, value int) TokenWithValue {
return TokenWithValue{
Token: tok,
Value: value,
}
}
func OperatorToken(tok token.Token) TokenWithValue {
return TokenWithValue{
Token: tok,
}
}
func toRPN(s scanner.Scanner) []TokenWithValue {
var operators = map[token.Token]int{
token.MUL: 2,
token.QUO: 2,
token.REM: 2,
token.ADD: 1,
token.SUB: 1,
}
var stack []token.Token
var output []TokenWithValue
// postupné provádění tokenizace a zpracování jednotlivých tokenů
loop:
for {
_, tok, value := s.Scan()
switch tok {
case token.INT:
// celé číslo přímo předat na výstup
intValue, _ := strconv.Atoi(value)
output = append(output, ValueToken(tok, intValue))
case token.LPAREN:
// levá závorka se uloží na zásobník (bez výpisu)
stack = append(stack, tok)
case token.RPAREN:
// pravá závorka zahájí zpracování zásobníku až do první nalezené levé závorky
var tok token.Token
for {
// přečtení prvku ze zásobníku - operace POP
tok, stack = stack[len(stack)-1], stack[:len(stack)-1]
if tok == token.LPAREN {
// odstranění levé závorky
break
}
// ostatní tokeny získané ze zásobníku se předají na výstup
output = append(output, OperatorToken(tok))
}
case token.EOF:
// speciální token reprezentující konec tokenizace
break loop
default:
priority1, isOperator := operators[tok]
if isOperator {
// průchod prvky na zásobníku
for len(stack) > 0 {
// operace TOP
tok := stack[len(stack)-1]
// získat prioritu operátoru přečteného ze zásobníku
priority2 := operators[tok]
if priority1 > priority2 {
// větší priorita nového operátoru -> konec
// (pouze ho později uložíme na zásobník)
break
}
// menší či stejná priorita nového operátoru ->
// zpracovat nalezený na zásobníku
// a odstranit tento operátor ze zásobníku
stack = stack[:len(stack)-1] // POP
output = append(output, OperatorToken(tok))
}
// uložit nově načtený operátor na zásobník
stack = append(stack, tok)
}
}
}
// vyprázdnění obsahu zásobníku
for len(stack) > 0 {
output = append(output, OperatorToken(stack[len(stack)-1]))
stack = stack[:len(stack)-1]
}
return output
}
// vyhodnocení výrazu převedeného do sekvence tokenů v postfixové notaci
func evaluate(expr []TokenWithValue) (Stack, error) {
// všechny dostupné aritmetické operátory
operators := map[token.Token]Operator{
token.ADD: func(x int, y int) int { return x + y },
token.SUB: func(x int, y int) int { return x - y },
token.MUL: func(x int, y int) int { return x * y },
token.QUO: func(x int, y int) int { return x / y },
token.REM: func(x int, y int) int { return x % y },
}
// zásobník operandů (na začátku prázdný)
var stack Stack
// postupné zpracování jednotlivých částí původního výrazu reprezentovaných tokeny
for _, tok := range expr {
// test, zda se jedná o operátor
operator, isOperator := operators[tok.Token]
if isOperator {
// našli jsme operátor
// -> provést zvolenou operaci
// + uložit výsledek na zásobník
err := performArithmeticOperation(&stack, operator)
if err != nil {
return stack, err
}
} else {
// nejedná se o operátor
// -> zkusíme tedy vstup zpracovat jako číslo
if tok.Token == token.INT {
// našli jsme číselnou hodnotu
// ta se uloží na zásobník operandů
stack.Push(tok.Value)
} else {
// neočekávaný vstup
return stack, fmt.Errorf("Incorrect input token: %s", tok)
}
}
}
// nyní by měl zásobník operandů obsahovat jedinou hodnotu
return stack, nil
}
// provedení vybrané aritmetické operace
func performArithmeticOperation(stack *Stack, operator Operator) error {
// získat druhý operand ze zásobníku
y, err := stack.Pop()
if err != nil {
return err
}
// získat první operand ze zásobníku
x, err := stack.Pop()
if err != nil {
return err
}
// vlastní provedení operace
result := operator(x, y)
// uložení výsledku operace zpět na zásobník
stack.Push(result)
return nil
}
// tisk obsahu zásobníku operandů
func printStack(stack Stack) {
if stack.Empty() {
fmt.Println("Empty stack!")
return
}
// zásobník není prázdný, proto postupně vytiskneme uložené operandy
for !stack.Empty() {
value, _ := stack.Pop()
fmt.Printf("%d\n", value)
}
}
func main() {
// objekt představující scanner
var s scanner.Scanner
// struktura reprezentující množinu zdrojových kódů
fset := token.NewFileSet()
// přidání informace o zdrojovém kódu
file := fset.AddFile("", fset.Base(), len(source))
// inicializace scanneru
s.Init(file, []byte(source), nil, scanner.ScanComments)
// převod výrazu do RPN
postfixExpression := toRPN(s)
// vyhodnocení výrazu v postfixové notaci
stack, err := evaluate(postfixExpression)
if err != nil {
fmt.Println(err)
return
}
// výpis obsahu zásobníku operandů
printStack(stack)
}