java使用栈实现综合计算器(中缀表达式)
程序员文章站
2022-03-10 19:55:14
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栈实现综合计算器(中缀表达式)的问题:
目前正在学习尚硅谷-韩顺平图解Java数据结构和算法视频,老师讲的很好,记录一下。
视频地址:
https://www.bilibili.com/video/av54029771
中缀表达式:(3+4) 操作符在操作数之间
前缀表达式:(+34) 操作符在操作数之前
后缀表达式(逆波兰表达式):(34+) 操作符在操作数之后
思路分析:
代码实现
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
// 定义一个表达式
String expression = "50+5*8-20";
// 定义相关变量
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
int num1=0;
int num2=0;
int res =0;
int oper=0;
char ch = ' '; //定义每次扫描的字符
int index=0; //定义扫描字符的索引
StringBuilder sb = new StringBuilder();//用于拼接多位数
while (true) {
ch = expression.substring(index,index+1).charAt(0);
if(numStack.isOper(ch)){
//如果是一个操作符
//进一步判断符号栈是否为空
if (operStack.isEmpty()) {
//符号栈为空直接入栈
operStack.push(ch);
}else{
//符号栈不为空判断是否小于等于符号栈中的符号
if(numStack.priority(ch)<=numStack.priority(operStack.peek())){
//小于等于符号栈中的符号,弹出两个数和一个操作符计算并入数栈,将扫描的操作符入符号栈
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);
operStack.push(ch);
}else{
//扫描的操作符大于符号栈中的符号,直接入符号栈,不计算
operStack.push(ch);
}
}
}else {
/*//如果是一个数字,直接如数栈
numStack.push(ch-48);*/
//直接入栈会造成只能计算单位数的问题,不能计算多位数。
sb.append(ch);
// 如果是最后一个,直接插入数栈
if(index==expression.length()-1){
numStack.push(Integer.parseInt(sb.toString()));
break;
}
// 如果不是最后一个,向后看一位是否是数字
if(numStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))){
numStack.push(Integer.parseInt(sb.toString()));
//将拼接的清空
sb.delete(0,sb.length());
}
}
index++;
// 判断是否扫描完毕
if(index>=expression.length()){
break;
}
}
//表达式扫描完毕,顺序从数栈和符号栈弹出计算
while (true) {
//如果符号栈为空,则计算完毕
if (operStack.isEmpty()) {
break;
}
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);
}
System.out.printf("%s = %d\n",expression,numStack.pop());
}
}
// 定义栈
class ArrayStack2{
private int maxSize;// 定义栈的最大值
private int[] stack;// 数组模拟栈
private int top=-1;// 初始栈顶的位置
// 构造器初始化栈的大小
public ArrayStack2(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[maxSize];
}
// 判断栈满
public boolean isFull(){
return top==maxSize-1;
}
// 判断栈空
public boolean isEmpty(){
return top==-1;
}
// 入栈
public void push(int value){
if(isFull()){
System.out.println("栈满");
return;
}
top++;
stack[top]=value;
}
// 出栈
public int pop(){
if(isEmpty()){
throw new RuntimeException("栈空");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
// 遍历
public void list(){
if (isEmpty()) {
System.out.println("栈为空");
return;
}
for (int i = top; i >=0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
}
}
//新增方法
// 返回栈顶的值,不真正pop
public int peek(){
return stack[top];
}
//返回操作符的优先级,一般为程序员定义
public int priority(int oper){
if(oper=='*'||oper=='/'){
return 1;
} else if (oper == '+' || oper == '-') {
return 0;
}else{
return -1;
}
}
// 判断是否是一个操作符
public boolean isOper(char val){
return val=='*'||val=='/'||val=='+'||val=='-';
}
// 进行计算
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 = num2-num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}