【数据结构】栈---使用栈实现综合计算器（中缀表达式）

1.使用栈实现综合计算器

public class Caculator {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个表达式
        String expression = "70+20*6-2";
        //创建两个栈，数栈和符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //定义变量
        int index=0;//用于扫描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' ';//将每次扫描得到的char保存到ch
        String keepNum = "";//用于拼接多位数

        //循环扫描expression
        while(true){
            //依次得到expression的每一个字符
            ch = expression.substring(index,index+1).charAt(0);
            //判断ch是什么，然后做相应的处理
            if(operStack.isOper(ch)){//如果是运算符
                //判断当前的符号栈是否为空
                if(!operStack.isEmpty()){
                    //如果符号栈有运算符，就进行比较，如果当前的运算符优先级小于或等于栈中的运算符优先级
                    if(operStack.priority(ch)<=operStack.priority(operStack.peek())){
                        //需要从数栈中pop出两个数，再从符号栈中pop出一个运算符
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        //进行运算
                        res = numStack.cal(num1,num2,oper);
                        //把运算的结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //后将当前的运算符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }else{
                        //如果当前的运算符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈。
                        operStack.push(ch);
                    }

                }else{
                    //直接入符号栈
                    operStack.push(ch);
                }
            }else{//如果数直接入数栈
                //1.当处理多位数时，不能发现一个数就直接入数栈，因为他可能是多位数，比如70
                //2.在处理数时，需要向expression的表达式的后面再看一位，如果是数就进项扫描，如果是符号才入栈
                //3.需要定义一个字符串变量，用于拼接

                //处理多位数
                keepNum += ch;

                //如果ch已经是expression的最后一位，直接入栈
                if(index == expression.length()-1){
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{
                    //判断下一个字符是不是数字，如果是数字就继续扫描，如果是运算符就入栈
                    if(operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))){
                        //如果后一位是数就入栈
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //将keepNum清空
                        keepNum="";
                    }
                }
            }
            //让index+1，并判断是否扫描到expression最后
            index++;
            if(index>=expression.length()){
                break;
            }
        }

        //当表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行
        while (true){
            //如果符号栈为空，计算最后的结果
            if(operStack.isEmpty()){
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            //进行运算
            res = numStack.cal(num1,num2,oper);
            //把运算的结果入数栈
            numStack.push(res);
        }
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式%s=%d",expression,res2);
    }
}

/**
 * 先创建一个栈
 */
class ArrayStack2{
    private int maxSize;//栈的大小
    private int[] stack;//数组模拟栈，数据放在该数组中
    private int top=-1;

    //构造器
    public ArrayStack2(int maxSize){
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize-1;
    }

    //栈空
    public boolean isEmpty(){
        return top==-1;
    }

    //入栈
    public void push(int value){
        //先判断栈是否满了
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    //出栈,将栈顶的数据返回,只是将栈顶的数据返回，不断调用这个方法就可以不断出栈
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    //显示栈的情况
    public void list(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈空，没有数据");
            return;
        }
        //需要从栈顶开始显示数据
        for(int i=top;i>=0;i--){
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
        }
    }

    //返回运算符的优先级,优先级由程序员来确定
    public int priority(int oper){
        if(oper=='*' || oper=='/'){
            return 1;
        }else if(oper=='+' || oper=='-'){
            return 0;
        }else {
            return -1;
        }
    }

    //判断是不是运算符
    public boolean isOper(char val){
        return  val =='+'|| val=='-'||val=='*'||val=='/';
    }

    //计算方法
    public int cal(int num1,int num2,int oper){
        int res=0;
        switch (oper){
            case '+':
                res = num1+num2;
                break;
            case '-':
                res = num2-num1;
                break;
            case '*':
                res = num1*num2;
                break;
            case '/':
                res = num1/num2;
                break;
            default:break;
        }
        return res;
    }

    //增加一个方法，可以返回栈顶的值，但是不是真正的pop
    public int peek(){
        return stack[top];
    }
}