{ }codelper
栈P0186

加法优先的取余计算器

给出 q 个用小型计算语言"倒算"写的表达式。
表达式里只出现非负整数、运算符 + - * ^、括号 ( ) 和空格。
除了数字内部以外,空格可以出现在任何地方、任意多个,对计算没有任何意义。
数字前面没有正负号(不会出现 -5 这样的写法),所有表达式都符合语法。
所有计算都对 M = 1,000,003 取余,计算结果始终保持为 0 以上、小于 M 的值。
因此当 a - b 为负数时,加上 M 使其不小于 0(例如 0-1 的值是 1,000,002)。
a ^ b 是 a 自乘 b 次后对 M 取余的值,0 ^ 0 为 1。
这里的 b 也是右边表达式的值已经对 M 取余后的结果(例如 2^(1000000+5) 中 b 是 2 而不是 1,000,005,所以值为 4)。
倒算的运算符优先级和普通数学不同。
最先结合的是 ^,其次是 + 和 -(同一级),最后是 *。
+、-、* 从左往右结合,^ 从右往左结合。
例如 2*3+4 是 2*(3+4) = 14,10-3-2 是 (10-3)-2 = 5,2^3^2 是 2^(3^2) = 512。
括号里的部分总是先算。
每个表达式的值各输出一行。

输入
第一行给出 q,接下来 q 行每行一个表达式。
1 ≤ q ≤ 100,每行表达式长度在 1 到 2,000 之间,表达式中的整数在 0 到 1,000,000 之间。
输出
q 行,每行是表达式的值(0 到 1,000,002)
样例 1 · stdin
4
2*3+4
10-3-2
2^3^2
0-1
stdout
14
5
512
1000002
样例 2 · stdin
2
( 2 * 3 ) + 4
1000000 * 1000000
stdout
10
9
main.py
输入(stdin)

运行时这些行会依次作为 input()/标准输入传入(运行中不会等待输入)。

$ 就绪

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其他语言怎么写?查看各语言题解 · 8 种语言题解

带优先级的表达式用两个栈从左到右一遍算完:数字栈和运算符栈。
来了新运算符时,只要栈顶运算符应该更先结合,就取出来计算,然后再把新运算符压栈。
这个"更先"是关键:从左结合的 + - * 在优先级相同时也要取出(10-3-2 = 5),从右结合的 ^ 只在优先级更高时才取出(2^3^2 = 512)。
相同时也取出的话,^ 会变成 (2^3)^2 = 64。
习惯性地用普通数学的优先级(* 先算),把 2*3+4 算成 10,也是常见错误。
括号的处理是把左括号压进运算符栈,遇到右括号时一直取出计算,直到遇到左括号——如果每个优先级写一个函数、用递归往下算,每层括号会叠三四层函数调用,括号嵌套 999 层或连着 1,000 个 ^ 时就会超过 Python 默认的递归上限(1,000),出现 RecursionError。
各语言不同的地方有两处。
① 取余:Python 的 % 总是不小于 0,但 C、C++、Java、C#、JavaScript、TypeScript、Craykon 的 % 跟随左操作数的符号,(0 - 1) % M 是 -1。
所以要改成 ((a - b) % M + M) % M,Java 可以用 Math.floorMod(a - b, M)。
② 乘积大小:两个值相乘接近 10^12,超出 32 位 int(约 21 亿)。
C、C++ 用 long long,Java、C# 用 long 计算。
JavaScript、TypeScript、Craykon 的数是双精度浮点数,2^53(约 9×10^15)以内的整数都精确,所以 10^12 可以直接相乘。
栈的写法:Python 列表 append/pop,Java ArrayDeque(push/pop/peek),C# Stack<long>,C++ std::stack,C 用数组加栈顶下标变量,JavaScript、TypeScript 用数组 push/pop,Craykon 用列表 添加 和 按位置移除(数量 - 1)。
Craykon 读数字时用 字符.编码(ch) - 48 一位一位累加,运算符优先级用 选择 (op) { 情况 "+", "-": … } 来区分。

Pythonmain.py · 55 行
import sys M = 1_000_003# 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다PREC = {"^": 3, "+": 2, "-": 2, "*": 1}  def apply(values, op):    b = values.pop()    a = values.pop()    if op == "+":        values.append((a + b) % M)    elif op == "-":        values.append((a - b) % M)  # Python의 %는 늘 0 이상이다    elif op == "*":        values.append(a * b % M)    else:        values.append(pow(a, b, M))  def evaluate(line):    values = []  # 수 스택    ops = []     # 연산자·여는 괄호 스택    i = 0    while i < len(line):        ch = line[i]        if ch.isdigit():            j = i            while j < len(line) and line[j].isdigit():                j += 1            values.append(int(line[i:j]))            i = j            continue        if ch == "(":            ops.append(ch)        elif ch == ")":            while ops[-1] != "(":                apply(values, ops.pop())            ops.pop()        elif ch in PREC:            # 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다            while ops and ops[-1] != "(" and (                PREC[ops[-1]] > PREC[ch] or (PREC[ops[-1]] == PREC[ch] and ch != "^")            ):                apply(values, ops.pop())            ops.append(ch)        i += 1    while ops:        apply(values, ops.pop())    return values[0]  lines = sys.stdin.read().split("\n")q = int(lines[0])print("\n".join(str(evaluate(lines[1 + k])) for k in range(q)))
JavaScriptmain.js · 61 行
const lines = require("fs").readFileSync(0, "utf8").split("\n");const M = 1000003; // 곱해도 M * M ≈ 10^12라 2^53 안이다(Number로 정확)// 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다const PREC = { "^": 3, "+": 2, "-": 2, "*": 1 }; function power(a, b) {  let result = 1;  while (b > 0) {    if (b % 2 === 1) result = (result * a) % M;    a = (a * a) % M;    b = Math.floor(b / 2);  }  return result;} function apply(values, op) {  const b = values.pop();  const a = values.pop();  if (op === "+") values.push((a + b) % M);  else if (op === "-") values.push((((a - b) % M) + M) % M); // %는 음수를 남길 수 있다  else if (op === "*") values.push((a * b) % M);  else values.push(power(a, b));} function evaluate(line) {  const values = []; // 수 스택  const ops = [];    // 연산자·여는 괄호 스택  let i = 0;  while (i < line.length) {    const ch = line[i];    if (ch >= "0" && ch <= "9") {      let j = i;      while (j < line.length && line[j] >= "0" && line[j] <= "9") j++;      values.push(Number(line.slice(i, j)));      i = j;      continue;    }    if (ch === "(") ops.push(ch);    else if (ch === ")") {      while (ops[ops.length - 1] !== "(") apply(values, ops.pop());      ops.pop();    } else if (ch in PREC) {      // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다      while (ops.length > 0) {        const top = ops[ops.length - 1];        if (top === "(") break;        if (PREC[top] > PREC[ch] || (PREC[top] === PREC[ch] && ch !== "^")) apply(values, ops.pop());        else break;      }      ops.push(ch);    }    i++;  }  while (ops.length > 0) apply(values, ops.pop());  return values[0];} const q = Number(lines[0]);const out = [];for (let k = 1; k <= q; k++) out.push(String(evaluate(lines[k])));console.log(out.join("\n"));
TypeScriptmain.ts · 70 行
import { readFileSync } from "node:fs"; const lines: string[] = readFileSync(0, "utf8").split("\n");const M = 1000003; // 곱해도 M * M ≈ 10^12라 2^53 안이다(number로 정확)type Op = "+" | "-" | "*" | "^";// 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다const PREC: Record<Op, number> = { "^": 3, "+": 2, "-": 2, "*": 1 };const isOp = (ch: string): ch is Op => ch in PREC; function power(a: number, b: number): number {  let result = 1;  while (b > 0) {    if (b % 2 === 1) result = (result * a) % M;    a = (a * a) % M;    b = Math.floor(b / 2);  }  return result;} function apply(values: number[], op: Op): void {  const b = values.pop()!;  const a = values.pop()!;  if (op === "+") values.push((a + b) % M);  else if (op === "-") values.push((((a - b) % M) + M) % M); // %는 음수를 남길 수 있다  else if (op === "*") values.push((a * b) % M);  else values.push(power(a, b));} function evaluate(line: string): number {  const values: number[] = [];          // 수 스택  const ops: (Op | "(")[] = [];          // 연산자·여는 괄호 스택  let i = 0;  while (i < line.length) {    const ch = line[i];    if (ch >= "0" && ch <= "9") {      let j = i;      while (j < line.length && line[j] >= "0" && line[j] <= "9") j++;      values.push(Number(line.slice(i, j)));      i = j;      continue;    }    if (ch === "(") ops.push(ch);    else if (ch === ")") {      let top = ops.pop()!;      while (top !== "(") {        apply(values, top);        top = ops.pop()!;      }    } else if (isOp(ch)) {      // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다      while (ops.length > 0) {        const top = ops[ops.length - 1];        if (top === "(") break;        if (PREC[top] > PREC[ch] || (PREC[top] === PREC[ch] && ch !== "^")) {          ops.pop();          apply(values, top);        } else break;      }      ops.push(ch);    }    i++;  }  while (ops.length > 0) apply(values, ops.pop() as Op);  return values[0];} const q = Number(lines[0]);const out: string[] = [];for (let k = 1; k <= q; k++) out.push(String(evaluate(lines[k])));console.log(out.join("\n"));
JavaMain.java · 76 行
import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.util.ArrayDeque; public class Main {    static final long M = 1_000_003L;     // 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다    static int prec(char op) {        switch (op) {            case '^': return 3;            case '+': case '-': return 2;            default: return 1; // '*'        }    }     static long power(long a, long b) {        long result = 1;        while (b > 0) {            if (b % 2 == 1) result = result * a % M;            a = a * a % M;            b /= 2;        }        return result;    }     static void apply(ArrayDeque<Long> values, char op) {        long b = values.pop();        long a = values.pop();        long r;        if (op == '+') r = (a + b) % M;        else if (op == '-') r = Math.floorMod(a - b, M); // %는 음수를 남기니 floorMod        else if (op == '*') r = a * b % M;               // 곱은 10^12까지라 long        else r = power(a, b);        values.push(r);    }     static long evaluate(String line) {        ArrayDeque<Long> values = new ArrayDeque<>();    // 수 스택        ArrayDeque<Character> ops = new ArrayDeque<>();  // 연산자·여는 괄호 스택        int i = 0;        while (i < line.length()) {            char ch = line.charAt(i);            if (Character.isDigit(ch)) {                long x = 0;                while (i < line.length() && Character.isDigit(line.charAt(i))) x = x * 10 + (line.charAt(i++) - '0');                values.push(x);                continue;            }            if (ch == '(') {                ops.push(ch);            } else if (ch == ')') {                while (ops.peek() != '(') apply(values, ops.pop());                ops.pop();            } else if ("+-*^".indexOf(ch) >= 0) {                // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다                while (!ops.isEmpty() && ops.peek() != '('                        && (prec(ops.peek()) > prec(ch) || (prec(ops.peek()) == prec(ch) && ch != '^')))                    apply(values, ops.pop());                ops.push(ch);            }            i++;        }        while (!ops.isEmpty()) apply(values, ops.pop());        return values.peek();    }     public static void main(String[] args) throws IOException {        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));        int q = Integer.parseInt(in.readLine().trim());        StringBuilder out = new StringBuilder();        for (int k = 0; k < q; k++) out.append(evaluate(in.readLine())).append('\n');        System.out.print(out);    }}
C#Main.cs · 84 行
using System;using System.Collections.Generic;using System.Text; class Program{    const long M = 1_000_003;     // 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다    static int Prec(char op) => op switch    {        '^' => 3,        '+' or '-' => 2,        _ => 1, // '*'    };     static long Power(long a, long b)    {        long result = 1;        while (b > 0)        {            if (b % 2 == 1) result = result * a % M;            a = a * a % M;            b /= 2;        }        return result;    }     static void Apply(Stack<long> values, char op)    {        long b = values.Pop();        long a = values.Pop();        values.Push(op switch        {            '+' => (a + b) % M,            '-' => ((a - b) % M + M) % M, // C#의 %는 음수를 남긴다            '*' => a * b % M,             // 곱은 10^12까지라 long            _ => Power(a, b),        });    }     static long Evaluate(string line)    {        var values = new Stack<long>(); // 수 스택        var ops = new Stack<char>();    // 연산자·여는 괄호 스택        int i = 0;        while (i < line.Length)        {            char ch = line[i];            if (char.IsDigit(ch))            {                long x = 0;                while (i < line.Length && char.IsDigit(line[i])) x = x * 10 + (line[i++] - '0');                values.Push(x);                continue;            }            if (ch == '(') ops.Push(ch);            else if (ch == ')')            {                while (ops.Peek() != '(') Apply(values, ops.Pop());                ops.Pop();            }            else if ("+-*^".Contains(ch))            {                // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다                while (ops.Count > 0 && ops.Peek() != '('                       && (Prec(ops.Peek()) > Prec(ch) || (Prec(ops.Peek()) == Prec(ch) && ch != '^')))                    Apply(values, ops.Pop());                ops.Push(ch);            }            i++;        }        while (ops.Count > 0) Apply(values, ops.Pop());        return values.Peek();    }     static void Main()    {        int q = int.Parse(Console.ReadLine().Trim());        var out_ = new StringBuilder();        for (int k = 0; k < q; k++) out_.Append(Evaluate(Console.ReadLine())).Append('\n');        Console.Write(out_);    }}
C++main.cpp · 78 行
#include <cctype>#include <iostream>#include <stack>#include <string> constexpr long long M = 1000003; // 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다int prec(char op) {    switch (op) {        case '^': return 3;        case '+': case '-': return 2;        default: return 1;  // '*'    }} long long power(long long a, long long b) {    long long result = 1;    while (b > 0) {        if (b % 2 == 1) result = result * a % M;        a = a * a % M;        b /= 2;    }    return result;} void apply(std::stack<long long>& values, char op) {    long long b = values.top(); values.pop();    long long a = values.top(); values.pop();    long long r;    if (op == '+') r = (a + b) % M;    else if (op == '-') r = ((a - b) % M + M) % M;  // C++의 %는 음수를 남긴다    else if (op == '*') r = a * b % M;              // 곱은 10^12까지라 long long    else r = power(a, b);    values.push(r);} long long evaluate(const std::string& line) {    std::stack<long long> values;  // 수 스택    std::stack<char> ops;          // 연산자·여는 괄호 스택    std::size_t i = 0;    while (i < line.size()) {        char ch = line[i];        if (std::isdigit(static_cast<unsigned char>(ch))) {            long long x = 0;            while (i < line.size() && std::isdigit(static_cast<unsigned char>(line[i]))) x = x * 10 + (line[i++] - '0');            values.push(x);            continue;        }        if (ch == '(') {            ops.push(ch);        } else if (ch == ')') {            while (ops.top() != '(') { apply(values, ops.top()); ops.pop(); }            ops.pop();        } else if (ch == '+' || ch == '-' || ch == '*' || ch == '^') {            // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다            while (!ops.empty() && ops.top() != '(' &&                   (prec(ops.top()) > prec(ch) || (prec(ops.top()) == prec(ch) && ch != '^'))) {                apply(values, ops.top());                ops.pop();            }            ops.push(ch);        }        i++;    }    while (!ops.empty()) { apply(values, ops.top()); ops.pop(); }    return values.top();} int main() {    std::string line;    std::getline(std::cin, line);    int q = std::stoi(line);    for (int k = 0; k < q; k++) {        std::getline(std::cin, line);        std::cout << evaluate(line) << "\n";    }}
Cmain.c · 78 行
#include <stdio.h>#include <string.h> #define M 1000003LL#define MAXLEN 2005 /* 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다 */static int prec(char op) {    if (op == '^') return 3;    if (op == '+' || op == '-') return 2;    return 1; /* '*' */} static long long power(long long a, long long b) {    long long result = 1;    while (b > 0) {        if (b % 2 == 1) result = result * a % M;        a = a * a % M;        b /= 2;    }    return result;} static long long values[MAXLEN]; /* 수 스택: 곱은 10^12까지 커지니 long long */static char ops[MAXLEN];         /* 연산자·여는 괄호 스택 */static int nv, no; static void apply(char op) {    long long b = values[--nv];    long long a = values[--nv];    long long r;    if (op == '+') r = (a + b) % M;    else if (op == '-') r = ((a - b) % M + M) % M; /* C의 %는 음수를 남긴다 */    else if (op == '*') r = a * b % M;    else r = power(a, b);    values[nv++] = r;} static long long evaluate(const char *line) {    nv = no = 0;    for (int i = 0; line[i] != '\0';) {        char ch = line[i];        if (ch >= '0' && ch <= '9') {            long long x = 0;            while (line[i] >= '0' && line[i] <= '9') x = x * 10 + (line[i++] - '0');            values[nv++] = x;            continue;        }        if (ch == '(') {            ops[no++] = ch;        } else if (ch == ')') {            while (ops[no - 1] != '(') apply(ops[--no]);            no--;        } else if (strchr("+-*^", ch) != NULL) {            /* 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다 */            while (no > 0 && ops[no - 1] != '(' &&                   (prec(ops[no - 1]) > prec(ch) || (prec(ops[no - 1]) == prec(ch) && ch != '^')))                apply(ops[--no]);            ops[no++] = ch;        }        i++;    }    while (no > 0) apply(ops[--no]);    return values[0];} int main(void) {    static char line[MAXLEN + 5];    int q;    if (fgets(line, sizeof line, stdin) == NULL) return 0;    sscanf(line, "%d", &q);    for (int k = 0; k < q; k++) {        if (fgets(line, sizeof line, stdin) == NULL) break;        line[strcspn(line, "\r\n")] = '\0';        printf("%lld\n", evaluate(line));    }    return 0;}
Craykonmain.cray · 135 行
M = 1000003; // 곱해도 M × M ≈ 10^12라 2^53 안이다 // 이 말에서는 + - 가 * 보다 먼저 묶인다. ^ 가 가장 먼저이고 오른쪽부터 묶인다순위(op){    选择 (op)    {        情况 "^":            返回 3;        情况 "+":        情况 "-":            返回 2;        默认:            返回 1;    }} 거듭제곱(a, b){    result = 1;    当 (b > 0)    {        如果 (b % 2 == 1)        {            result = result * a % M;        }        a = a * a % M;        b = 数学.商(b, 2);    }    返回 result;} // 수 스택 맨 위 두 개를 꺼내 op로 계산하고 결과를 다시 넣는다계산하기(values, op){    b = values[values.数量 - 1];    values.按位置移除(values.数量 - 1);    a = values[values.数量 - 1];    values.按位置移除(values.数量 - 1);    r = 0;    如果 (op == "+")    {        r = (a + b) % M;    }    否则 如果 (op == "-")    {        r = ((a - b) % M + M) % M; // %는 음수를 남길 수 있다    }    否则 如果 (op == "*")    {        r = a * b % M;    }    否则    {        r = 거듭제곱(a, b);    }    values.添加(r);} 숫자인가(ch){    返回 ch >= "0" && ch <= "9";} 식계산(line){    values = []; // 수 스택    ops = []; // 연산자·여는 괄호 스택    i = 0;    当 (i < line.长度)    {        ch = line[i];        如果 (숫자인가(ch))        {            x = 0;            当 (i < line.长度 && 숫자인가(line[i]))            {                x = x * 10 + (字符.编码(line[i]) - 48);                i += 1;            }            values.添加(x);            继续;        }        如果 (ch == "(")        {            ops.添加(ch);        }        否则 如果 (ch == ")")        {            当 (ops[ops.数量 - 1] != "(")            {                top = ops[ops.数量 - 1];                ops.按位置移除(ops.数量 - 1);                계산하기(values, top);            }            ops.按位置移除(ops.数量 - 1);        }        否则 如果 (ch == "+" || ch == "-" || ch == "*" || ch == "^")        {            // 왼쪽부터 묶는 연산자는 같은 순위도 먼저 계산하고, ^ 는 더 높은 순위만 먼저 계산한다            当 (ops.数量 > 0)            {                top = ops[ops.数量 - 1];                如果 (top == "(")                {                    跳出;                }                如果 (순위(top) > 순위(ch) || 순위(top) == 순위(ch) && ch != "^")                {                    ops.按位置移除(ops.数量 - 1);                    계산하기(values, top);                }                否则                {                    跳出;                }            }            ops.添加(ch);        }        i += 1;    }    当 (ops.数量 > 0)    {        top = ops[ops.数量 - 1];        ops.按位置移除(ops.数量 - 1);        계산하기(values, top);    }    返回 values[0];} q = 控制台.读行().去空白().转数字();循环 (k = 0; k < q; k++){    控制台.输出(식계산(控制台.读行()));}