用C++开发一个简易的电子表格程序，核心在于构建一个能存储数据、解析命令并执行基本计算的命令行界面应用。这听起来可能有点像回到DOS时代，但它确实是理解数据结构、字符串处理和基本算法逻辑的绝佳实践。我们主要需要关注数据如何在内存中组织，用户输入如何被理解，以及单元格之间的依赖关系如何被计算。
解决方案要着手开发一个简易的C++电子表格，我们可以从以下几个关键模块入手，逐步构建：
首先，你需要一个核心的数据结构来代表电子表格本身，它本质上是一个二维的单元格集合。每个单元格（Cell）都需要存储其原始输入（可能是数字、文本或公式）、计算后的值，以及它的类型（例如，是数字、字符串还是公式）。
接着，是用户交互部分。这通常是一个循环，不断接收用户的命令，比如“设置A1单元格的值为10”、“获取B2单元格的值”或者“显示整个表格”。你需要一套逻辑来解析这些命令，识别出单元格引用（如A1、B2），并提取出操作数。
然后，就是公式解析与计算。这是整个程序最有趣也最具挑战性的部分。当用户输入一个以等号开头的字符串时（比如
=A1+B2），程序需要识别这是一个公式，然后解析它，找出其中引用的其他单元格，并根据运算符执行计算。这里可能会涉及到递归求值和简单的运算符优先级处理。
最后，表格的显示。当用户请求显示表格时，程序需要遍历所有单元格，将它们的计算值（如果单元格是公式，则显示计算结果）以一个易读的网格形式打印到控制台。这包括处理列宽、行号和列标等格式化细节。
这个过程就像是在搭建一个微型操作系统，每个模块都有其职责，相互协作才能让整个表格“活”起来。
C++开发简易电子表格，核心的数据结构该如何设计？谈到核心数据结构，我个人觉得，最直观且灵活的方式是定义一个
Cell类或结构体，然后用
std::vector<std::vector<Cell>>来表示整个表格。这种二维向量的结构，能很好地映射表格的行和列。
那么，一个
Cell里面应该包含什么呢？ 我倾向于这样考虑：
std::string raw_input;
：这是单元格最原始的内容，用户输入什么就存什么，比如"100"、"Hello World"或者"=A1+B2"。这个非常重要，因为我们可能需要重新计算或显示原始公式。std::string display_value;
：这是最终显示给用户看的值。如果raw_input
是"100"，display_value
就是"100"；如果raw_input
是"=A1+B2"，那么display_value
就是计算后的结果，比如"150"。CellValueType type;
：这是一个枚举类型，用来标记单元格内容的类型。比如EMPTY
（空）、NUMBER
（数字）、STRING
（字符串）、FORMULA
（公式）、ERROR
（计算错误）。有了这个，我们就能知道如何处理和显示单元格内容。double numeric_value;
：如果单元格内容是数字或公式计算结果，就存在这里。方便后续的数学运算。
为什么要分开
raw_input和
display_value呢？因为
raw_input是真相，
display_value是表象。当其他单元格引用当前单元格时，我们需要的是它的
numeric_value，而用户看到的是
display_value。这种分离让逻辑更清晰，也方便错误处理（比如
#DIV/0!可以直接放在
display_value里）。
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至于整个表格，一个
Spreadsheet类可以封装这个
std::vector<std::vector<Cell>>，并提供像
getCell(row, col)、
setCell(row, col, input_string)、
recalculateAll()这样的方法。这样，外部代码就不必直接操作内部的二维向量，保持了良好的封装性。设计时，我们还得考虑表格的大小是固定的还是动态可扩展的，对于“简易”版本，固定大小可能更简单。 在命令行界面下，如何处理用户输入和显示电子表格内容？
在命令行下处理输入和输出，其实就是我们和程序“对话”的方式。这部分需要一些字符串处理的技巧。
用户输入处理： 我们会有一个主循环，不断地用
std::getline(std::cin, line);来读取用户输入的整行命令。 接着，就需要解析这条
line。一个简单的策略是：
-
识别命令类型： 比如，如果输入以
SET
开头，就知道是要设置单元格内容；如果以GET
开头，就是要获取单元格内容；如果只是PRINT
，就是打印整个表格。 -
提取单元格引用： 比如
SET A1 = 10
，我们需要从A1
中解析出它的行和列。通常，字母代表列（A=0, B=1...），数字代表行（1=0, 2=1...）。这需要一些字符到整数的转换逻辑。 -
提取值或公式： 如果是
SET
命令，还需要提取等号后面的值或公式字符串。
这个过程可能需要用到
std::string的一些方法，比如
find、
substr，或者更高级一点，用
stringstream来帮助切分字符串。我个人觉得，对于简易版本，硬编码一些
if/else和
find/substr组合，就能应付大部分常见命令格式了，不必一开始就上正则表达式这种“重武器”。
电子表格内容显示： 显示表格的关键在于格式化，让它看起来像个表格。
- 打印列标： 从A、B、C...开始，打印到表格的最大列数。
-
打印行号和单元格内容： 遍历
std::vector<std::vector<Cell>>
。每一行，先打印行号，然后遍历该行的所有Cell
，打印它们的display_value
。 -
对齐： 这是最麻烦但又最能提升用户体验的地方。单元格内容长度不一，直接打印会错位。我们可以为每个单元格预设一个固定宽度，比如10个字符。然后使用
std::setw
和std::left
/std::right
来控制输出的对齐方式。如果内容超出了固定宽度，可以选择截断或者让它溢出（简易版本可以接受溢出）。
一个简单的例子：
// 假设 cell.display_value 是要显示的内容 std::cout << std::left << std::setw(10) << cell.display_value << " |";
这样就能保证每个单元格占用相同的宽度，让表格看起来整齐。
如何实现基础的单元格公式解析与计算功能？公式解析和计算，这确实是电子表格的灵魂所在，也是最能体现编程功力的地方。对于“简易”版本，我们先聚焦于最基础的算术运算和单元格引用。
识别公式： 很简单，如果单元格的
raw_input以
=开头，那它就是个公式。
解析与计算： 假设我们只支持简单的加减乘除和单元格引用，比如
=A1+B2*C3。 这里的挑战有几个：
-
单元格引用转换：
A1
、B2
需要转换成对应的行和列索引。 - 运算符优先级： 乘除优先于加减。
-
递归求值： 如果
A1
本身也是个公式（比如=D1+E1
），那么在计算=A1+B2
时，需要先计算A1
的值。这自然地引出了递归求值的概念。
一个相对简单但有效的思路是：
-
Tokenization（词法分析）： 将公式字符串分解成一个个“词法单元”（token），比如
=
、A1
、+
、B2
、*
、C3
。 -
Parsing（语法分析）和Evaluation（求值）：
- 我们可以编写一个
evaluateFormula(row, col)
函数，它接收一个单元格的行和列。 - 在这个函数内部，首先获取该单元格的
raw_input
，去掉开头的=
. - 遍历公式字符串，识别数字、运算符和单元格引用。
- 当遇到单元格引用时（比如
A1
），递归地调用evaluateFormula
去获取A1
单元格的计算值。 - 将所有数值和运算符收集起来，然后按照运算符优先级进行计算。对于简易版本，可以先实现一个简单的左结合计算，或者只支持简单的
value OP value
形式。如果想处理优先级，通常会用到“逆波兰表示法”（Shunting-yard algorithm）或“抽象语法树”（Abstract Syntax Tree）。但对于“简易”来说，这可能有点超纲。
- 我们可以编写一个
一个更简易的递归求值思路： 可以设计一个
calculateCellValue(int r, int c)函数。
- 如果
grid[r][c].type
已经是NUMBER
或STRING
，直接返回其值。 - 如果是
FORMULA
：- 标记
grid[r][c]
为“正在计算中”，以检测循环引用。 - 解析公式字符串，识别其中的数字、运算符和其他单元格引用。
- 对于每个引用的单元格（例如
A1
），递归调用calculateCellValue(A_row, 1_col)
来获取其值。 - 将获取到的值代入公式，执行计算。
- 将计算结果更新到
grid[r][c].numeric_value
和grid[r][c].display_value
，并标记为NUMBER
类型。 - 清除“正在计算中”的标记。
- 标记
- 如果出现错误（如除零、引用不存在的单元格、循环引用），将
display_value
设为#ERROR!
，type
设为ERROR
。
这个递归过程是处理单元格依赖关系的关键。它确保了在计算一个单元格的值之前，所有它依赖的单元格都已经计算完毕。当然，这也会带来循环引用的问题，需要有机制去检测和报告。一个简单的循环引用检测就是，在开始计算一个单元格时，给它一个“计算中”的状态标记，如果在递归过程中又遇到了这个“计算中”的单元格，那就说明有循环引用。
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