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Victor Stafusa
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  1. Se houver um sinal de mais ou de menos no começo, coloca um zero antes.
  2. Interpreta o primeiro elemento do vetor como um número e põe o valor correspondente em val.
  3. Interpreta os elementos seguintes do vetor como pares no formato [op, ot], onde ot são os números estão nas posições ímpares e op são os operadores nas posições pares.
  4. Para cada par [op, ot], utiliza o operador op com os valores val e ot e guarda o resultado em val.
  5. Se o vetor não tiver uma quantidade ímpar de strings, ou se o val ou o ot não puderem sserser interpretados como números ou se o op não puder ser interpretado como um operador, lança uma string como exceção.
  1. Se houver um sinal de mais ou de menos no começo, coloca um zero antes.
  2. Interpreta o primeiro elemento do vetor como um número e põe o valor correspondente em val.
  3. Interpreta os elementos seguintes do vetor como pares no formato [op, ot], onde ot são os números estão nas posições ímpares e op são os operadores nas posições pares.
  4. Para cada par [op, ot], utiliza o operador op com os valores val e ot e guarda o resultado em val.
  5. Se o vetor não tiver uma quantidade ímpar de strings, ou se o val ou o ot não puderem sser interpretados como números ou se o op não puder ser interpretado como um operador, lança uma string como exceção.
  1. Se houver um sinal de mais ou de menos no começo, coloca um zero antes.
  2. Interpreta o primeiro elemento do vetor como um número e põe o valor correspondente em val.
  3. Interpreta os elementos seguintes do vetor como pares no formato [op, ot], onde ot são os números estão nas posições ímpares e op são os operadores nas posições pares.
  4. Para cada par [op, ot], utiliza o operador op com os valores val e ot e guarda o resultado em val.
  5. Se o vetor não tiver uma quantidade ímpar de strings, ou se o val ou o ot não puderem ser interpretados como números ou se o op não puder ser interpretado como um operador, lança uma string como exceção.
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Deu um trabalho fazer isso.

#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <algorithm>

//defines
#define space ' '

//disables any deprecation warning
#pragma warning(disable : 4996)

//usings
using std::vector;
using std::string;
using std::cout;
using std::endl;

long double nabs(long double dub) {
    return -abs(dub);
}

string remove_char(string str, char c = space) {
    str.erase(std::remove(str.begin(), str.end(), c), str.end());
    return str;
}

long double parse(string str) {
    return std::stold(str);
}

bool try_parse(string str) {
    char* end = 0;
    long double val = strtold(str.c_str(), &end);
    return end != str.c_str() && val != HUGE_VALL && val != -HUGE_VALL;
}

char first_char(string str) {
    return *str.c_str();
}

bool is_opr(string str) {
    return first_char(str) == '&';
}

string &first_item(vector<string> vec) {
    return vec[0];
}

vector<string> get_types(vector<string> vec) {
    for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {
        string &s = vec[i];
        bool doubly = try_parse(s);
        bool amp = is_opr(s);

        //if unknown
        if (!doubly && !amp) {
            s = "<unk> " + s;
            continue;
        }
        //if operator
        else if (!doubly && amp) {
            s = "<opr> " + s;
            continue;
        }
        //if number
        else if (doubly && !amp) {
            s = "<dub> " + s;
            continue;
        }

    }
    return vec;
}

long double interpretar_numero(string dub) {
    if (dub.substr(0, 6).compare("<dub> ") != 0) {
        throw "Não deu para interpretar como número " + dub;
    }
    return parse(dub.substr(6));
}

long double get_result(vector<string> vec) {
    if (vec.at(0).compare("<opr> &sb") == 0 || vec.at(0).compare("<opr> &ad") == 0) {
        vec.insert(vec.begin(), "<dub> 0");
    }
    long double val = interpretar_numero(vec.at(0));
    for (int i = 1; i < vec.size(); i += 2) {
        std::string op = vec.at(i);
        if (vec.size() == i + 1) throw "Esperava um número antes do fim";
        long double ot = interpretar_numero(vec.at(i + 1));

        if (op.compare("<opr> &ad") == 0) {
            val += ot;
        } else if (op.compare("<opr> &sb") == 0) {
            val -= ot;
        } else if (op.compare("<opr> &mp") == 0) {
            val *= ot;
        } else if (op.compare("<opr> &dv") == 0) {
            val /= ot;
        } else {
            throw "Esperava um operador";
        }
    }
    return val;
}

vector<string> split(string s, const char c = space) {
    string buff{ "" };
    vector<string> v;

    for (auto n : s) {
        if (n != c) {
            buff += n;
        } else if (n == c && buff != "") {
            v.push_back(buff);
            buff = "";
        }
    }
    if (buff != "") v.push_back(buff);

    return v;
}

string simplify(string expr) {
    string iexpr = expr;
    for (int i = 0; i < iexpr.length(); i++) {

        char& c = iexpr[i];

        if (c == '+') {
            iexpr.replace(i, 1, " &ad ");
        } else if (c == '-') {
            iexpr.replace(i, 1, " &sb ");
        } else if (c == '*') {
            iexpr.replace(i, 1, " &mp ");
        } else if (c == '/') {
            iexpr.replace(i, 1, " &dv ");
        }
    }
    return iexpr;
}

int main() {

    vector<string> sep_rep = get_types(split(simplify("-21 + 32 - 3 * 2")));
    for (auto str : sep_rep) {
        cout << str << endl;
    }
    try {
        cout << "R: " << get_result(sep_rep) << endl;
    } catch (const char *e) {
        cout << "Erro: " << e;
    } catch (string e) {
        cout << "Erro: " << e;
    }

    std::cin.get();
    return 0;
}

A função get_result(vector<string>) ficou bem complicada, mas o que ela faz é o seguinte:

  1. Se houver um sinal de mais ou de menos no começo, coloca um zero antes.
  2. Interpreta o primeiro elemento do vetor como um número e põe o valor correspondente em val.
  3. Interpreta os elementos seguintes do vetor como pares no formato [op, ot], onde ot são os números estão nas posições ímpares e op são os operadores nas posições pares.
  4. Para cada par [op, ot], utiliza o operador op com os valores val e ot e guarda o resultado em val.
  5. Se o vetor não tiver uma quantidade ímpar de strings, ou se o val ou o ot não puderem sser interpretados como números ou se o op não puder ser interpretado como um operador, lança uma string como exceção.

A saída gerada é a seguinte:

<opr> &sb
<dub> 21
<opr> &ad
<dub> 32
<opr> &sb
<dub> 3
<opr> &mp
<dub> 2
R: 16

O motivo de ser 16 é que ele transforma "- 21 + 32 - 3 * 2" em "0 - 21 + 32 - 3 * 2". Então ele interpreta o "0" como val. Faz "0 - 21" e chega a -21 como resposta. Faz "-21 + 32" e chega em 11. Faz "11 - 3" e chega em 8. E por último, faz "8 * 2" e chega em 16.

Veja aqui funcionando no ideone.