327 - Evaluating Simple C Expressions

题意:
C 表达式运算, 变量为 a-z, 代表运算数为 1-26; 运算符包括 +, -, ++, --; 要求输出原表达式的运算结果, 及运算完后各个变量的值.
1. 每个变量只会出现一次;
2. 不会出现 a+++b 这样带歧义的表达式;
3. ++ 或 -- 不会既出现在变量前面, 又出现在后面.

思路:
1. 把空格去掉;

2. 把 ++ 与 -- 去掉, 把相应的变量按先缀/后缀计算完替换成数字; 
(1). 从字符串起始开始, 每次往后数2位, 看这三位是否满足 a++, a--, ++a, --a 这样的形式, 若满足, 则这是一个前缀/后缀表达式的变量;

3. 在进行 2 的时候, 把碰到的每个变量的值都记录下来(用 map), 如果有前缀/后缀运算, 就把运算完后变量的结果记录下来;

4. 每碰到一个运算符, 接下来一定是一个变量, 此时, 只需根据运算符 +, - , 把当前变量与前面的计算结果进行运算即可.

要点:
map 的 key 默认就是字典序的, 所以输出时, 直接用 iterator 进行 ++ 输出即可.

题目:
http://uva.onlinejudge.org/index.php?option=com_onlinejudge&Itemid=8&category=104&page=show_problem&problem=263

代码:

# include <iostream>
# include <string>
# include <cstdio>
# include <cstring>
# include <vector>
# include <algorithm>
# include <cctype>
# include <iterator>
# include <assert.h>
# include <map>
using namespace std;

typedef map<char, int>::iterator MIT;

// 本运算式中使用的变量
map<char, int> usedVariables;
map<char, int> variables;

// 初始化 a-z 为 1-26
void initVariables(map<char, int>& variables) {
  for (int i=0; i<26; i++) {
    variables['a' + i] = i + 1;
  }
}

// 去除空格
string removeSpace(const string& line) {
  string result;
  for (int i=0; i<line.size(); i++) {
    if (!isspace(line[i])) result += line[i];
  }

  return result;
}

// 判断从 index 往后 3 位是否为 ++a 格式
bool isPrefixAdd(const string& expression, int index) {
  return expression[index] == '+' &&
         expression[index+1] == '+' && 
         islower(expression[index+2]);
}

// 判断从 index 往后 3 位是否为 --a 格式
bool isPrefixMinus(const string& expression, int index) {
  return expression[index] == '-' &&
         expression[index+1] == '-' && 
         islower(expression[index+2]);
}

// 判断从 index 往后 3 位是否为 a++ 格式
bool isPostfixAdd(const string& expression, int index) {
  return islower(expression[index]) &&
         expression[index+1] == '+' && 
         expression[index+2] == '+';
}

// 判断从 index 往后 3 位是否为 a-- 格式
bool isPostfixMinus(const string& expression, int index) {
  return islower(expression[index]) &&
         expression[index+1] == '-' && 
         expression[index+2] == '-';
}

// 获取 expression[index] 处的变量值, 若是正常变量, 则index 前进 1
// 若取到一个 ++ 或 -- , 则 index 前进 3
// 并把变量的值存放到 usedVariables 中
// 返回值: first 为变量值, second 为下一步操作的 index
pair<int, int> getVariable(const string& expression, int index) {
  int value;
  char c;

  if (isPrefixAdd(expression, index)) {              // ++a
    index = index+2;
    c = expression[index];
    value = variables[c] + 1;
    usedVariables[c] = value;

  } else if (isPrefixMinus(expression, index)) {     // --a
    index = index+2;
    c = expression[index];
    value = variables[c] - 1;
    usedVariables[c] = value;

  }else if (isPostfixAdd(expression, index)) {       // a++
    c = expression[index];
    index = index+2;
    value = variables[c];
    usedVariables[c] = value + 1;

  }else if (isPostfixMinus(expression, index)) {      // a--
    c = expression[index];
    index = index+2;
    value = variables[c];
    usedVariables[c] = value - 1;

  } else {                                            // a
    assert(islower(expression[index]));
    c = expression[index];
    value = variables[c];
    usedVariables[c] = value;
  }

  return make_pair(value, ++index);
}

// 计算表达式
int calcExpression(const string& expression) {
  int i = 0;
  pair<int, int> variable;

  // 取第一个变量
  variable = getVariable(expression, i);
  int value = variable.first;
  i = variable.second;

  // 如果到结尾了, 说明这里只有一个变量
  if (i >= expression.size()) return value;

  while (i < expression.size()) {
    // 取运算符
    char op = expression[i];
    ++i;

    // 取接下来的变量, 有运算符就必定有变量
    variable = getVariable(expression, i);
    int next = variable.first;
    i = variable.second;

    // 计算
    if (op == '+') {
      value += next;
    } else {          // op == '-'
      value -= next;
    }
  }

  return value;
}


int main(int argc, char const *argv[])
{
  #ifndef ONLINE_JUDGE
    freopen("327_i.txt", "r", stdin);  
    freopen("uva_o.txt", "w", stdout); 
  #endif
  
  initVariables(variables);

  string line;
  while (getline(cin, line)) {
    usedVariables.clear();

    string expression = removeSpace(line);
    int value = calcExpression(expression);

    // 输出
    printf("Expression: %s\n", line.c_str());
    printf("    value = %d\n", value);
    for (MIT it = usedVariables.begin(); it != usedVariables.end(); it++) {
      printf("    %c = %d\n", it->first, it->second);
    }
  }

  return 0;
}

环境:  C++ 4.5.3 - GNU C++ Compiler with options: -lm -lcrypt -O2 -pipe -DONLINE_JUDGE