Java 引入js加减乘除表达式求值算法
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2022-04-26 14:44:54
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Java 引入js加减乘除表达式求值算法
import javax.script.ScriptEngine;
import javax.script.ScriptEngineManager;
import javax.script.ScriptException;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
/**
* 加减乘除表达式求值算法
*
* @version 1.0
* @date 2018年7月7日
*/
public class JSUtils {
// 表达式字符合法性校验正则模式,静态常量化可以降低每次使用都要编译地消耗
private static final Pattern EXPRESSION_PATTERN = Pattern.compile("[0-9\\.+-/*()= ]+");
// 运算符优先级map
private static final Map<String, Integer> OPT_PRIORITY_MAP = new HashMap<String, Integer>() {
private static final long serialVersionUID = 6968472606692771458L;
{
put("(", 0);
put("+", 2);
put("-", 2);
put("*", 3);
put("/", 3);
put(")", 7);
put("=", 20);
}
};
/**
* 输入加减乘除表达式字符串,返回计算结果
*
* @param expression 表达式字符串
* @return 返回计算结果
*/
public static double executeExpression(String expression) {
// 非空校验
if (null == expression || "".equals(expression.trim())) {
throw new IllegalArgumentException("表达式不能为空!");
}
// 表达式字符合法性校验
Matcher matcher = EXPRESSION_PATTERN.matcher(expression);
if (!matcher.matches()) {
throw new IllegalArgumentException("表达式含有非法字符!");
}
Stack<String> optStack = new Stack<>(); // 运算符栈
Stack<BigDecimal> numStack = new Stack<>(); // 数值栈,数值以BigDecimal存储计算,避免精度计算问题
StringBuilder curNumBuilder = new StringBuilder(16); // 当前正在读取中的数值字符追加器
// 逐个读取字符,并根据运算符判断参与何种计算
for (int i = 0; i < expression.length(); i++) {
char c = expression.charAt(i);
if (c != ' ') { // 空白字符直接丢弃掉
if ((c >= '0' && c <= '9') || c == '.') {
curNumBuilder.append(c); // 持续读取一个数值的各个字符
} else {
if (curNumBuilder.length() > 0) {
// 如果追加器有值,说明之前读取的字符是数值,而且此时已经完整读取完一个数值
numStack.push(new BigDecimal(curNumBuilder.toString()));
curNumBuilder.delete(0, curNumBuilder.length());
}
String curOpt = String.valueOf(c);
if (optStack.empty()) {
// 运算符栈栈顶为空则直接入栈
optStack.push(curOpt);
} else {
if (curOpt.equals("(")) {
// 当前运算符为左括号,直接入运算符栈
optStack.push(curOpt);
} else if (curOpt.equals(")")) {
// 当前运算符为右括号,触发括号内的字表达式进行计算
directCalc(optStack, numStack, true);
} else if (curOpt.equals("=")) {
// 当前运算符为等号,触发整个表达式剩余计算,并返回总的计算结果
directCalc(optStack, numStack, false);
return numStack.pop().doubleValue();
} else {
// 当前运算符为加减乘除之一,要与栈顶运算符比较,判断是否要进行一次二元计算
compareAndCalc(optStack, numStack, curOpt);
}
}
}
}
}
// 表达式不是以等号结尾的场景
if (curNumBuilder.length() > 0) {
// 如果追加器有值,说明之前读取的字符是数值,而且此时已经完整读取完一个数值
numStack.push(new BigDecimal(curNumBuilder.toString()));
}
directCalc(optStack, numStack, false);
return numStack.pop().doubleValue();
}
/**
* 拿当前运算符和栈顶运算符对比,如果栈顶运算符优先级高于或同级于当前运算符,
* 则执行一次二元运算(递归比较并计算),否则当前运算符入栈
*
* @param optStack 运算符栈
* @param numStack 数值栈
* @param curOpt 当前运算符
*/
public static void compareAndCalc(Stack<String> optStack, Stack<BigDecimal> numStack,
String curOpt) {
// 比较当前运算符和栈顶运算符的优先级
String peekOpt = optStack.peek();
int priority = getPriority(peekOpt, curOpt);
if (priority == -1 || priority == 0) {
// 栈顶运算符优先级大或同级,触发一次二元运算
String opt = optStack.pop(); // 当前参与计算运算符
BigDecimal num2 = numStack.pop(); // 当前参与计算数值2
BigDecimal num1 = numStack.pop(); // 当前参与计算数值1
BigDecimal bigDecimal = floatingPointCalc(opt, num1, num2);
// 计算结果当做操作数入栈
numStack.push(bigDecimal);
// 运算完栈顶还有运算符,则还需要再次触发一次比较判断是否需要再次二元计算
if (optStack.empty()) {
optStack.push(curOpt);
} else {
compareAndCalc(optStack, numStack, curOpt);
}
} else {
// 当前运算符优先级高,则直接入栈
optStack.push(curOpt);
}
}
/**
* 遇到右括号和等号执行的连续计算操作(递归计算)
*
* @param optStack 运算符栈
* @param numStack 数值栈
* @param isBracket true表示为括号类型计算
*/
public static void directCalc(Stack<String> optStack, Stack<BigDecimal> numStack,
boolean isBracket) {
String opt = optStack.pop(); // 当前参与计算运算符
BigDecimal num2 = numStack.pop(); // 当前参与计算数值2
BigDecimal num1 = numStack.pop(); // 当前参与计算数值1
BigDecimal bigDecimal = floatingPointCalc(opt, num1, num2);
// 计算结果当做操作数入栈
numStack.push(bigDecimal);
if (isBracket) {
if ("(".equals(optStack.peek())) {
// 括号类型则遇左括号停止计算,同时将左括号从栈中移除
optStack.pop();
} else {
directCalc(optStack, numStack, isBracket);
}
} else {
if (!optStack.empty()) {
// 等号类型只要栈中还有运算符就继续计算
directCalc(optStack, numStack, isBracket);
}
}
}
/**
* 不丢失精度的二元运算,支持高精度计算
*
* @param opt
* @return
*/
public static BigDecimal floatingPointCalc(String opt, BigDecimal bigDecimal1,
BigDecimal bigDecimal2) {
BigDecimal resultBigDecimal = new BigDecimal(0);
switch (opt) {
case "+":
resultBigDecimal = bigDecimal1.add(bigDecimal2);
break;
case "-":
resultBigDecimal = bigDecimal1.subtract(bigDecimal2);
break;
case "*":
resultBigDecimal = bigDecimal1.multiply(bigDecimal2);
break;
case "/":
resultBigDecimal = bigDecimal1.divide(bigDecimal2, 10, BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN); // 注意此处用法
break;
default:
break;
}
return resultBigDecimal;
}
/**
* priority = 0 表示两个运算符同级别
* priority = 1 第二个运算符级别高,负数则相反
*
* @param opt1
* @param opt2
* @return
*/
public static int getPriority(String opt1, String opt2) {
int priority = OPT_PRIORITY_MAP.get(opt2) - OPT_PRIORITY_MAP.get(opt1);
return priority;
}
/**
* 浮点数相等比较函数
*
* @param value1
* @param value2
* @return
*/
private static boolean isDoubleEquals(double value1, double value2) {
System.out.println("正确结果=" + value1 + ", 实际计算结果=" + value2);
return Math.abs(value1 - value2) <= 0.0001;
}
public static void main(String[] args) throws ScriptException {
Scanner in = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入一个算法表达式:");
String str = in.next();
// 表达式字符合法性校验
Matcher matcher = EXPRESSION_PATTERN.matcher(str);
if (!matcher.matches()) {
System.out.println("aaaaa");
return;
}
ScriptEngine se = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
Object eval = se.eval(str);
Double aDouble = Double.valueOf(eval.toString());
BigDecimal b = new BigDecimal(aDouble);
double doubleRate = b.setScale(2, BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
str +="=";
double aa = executeExpression(str);
System.out.println("js算:"+doubleRate+"---算法:"+aa);
// // 几个测试数据
// System.out.println(isDoubleEquals(-39.5, executeExpression(" 2 + 3/2 * 3 - 4 *(2 + 5 -2*4/2+9) + 3 + (2*1)-3= ")));
// System.out.println(isDoubleEquals(60.3666, executeExpression("9*2+1/3*2-4+(3*2/5+3+3*6)+3*5-1+3+(4+5*1/2)=")));
// System.out.println(isDoubleEquals(372.8, executeExpression(" 9.2 *(20-1)-1+199 = ")));
// System.out.println(isDoubleEquals(372.8, executeExpression(" 9.2 *(20-1)-1+199 ")));
// System.out.println(isDoubleEquals(372.8, executeExpression(" 9.2 *(20-1)-1+199")));
// System.out.println(isDoubleEquals(-29, executeExpression(" 9 *(20-1)-(1+199) ")));
// System.out.println(isDoubleEquals(1.0E24, executeExpression("1000000000000*1000000000000 = ")));
}
}
引入js
ScriptEngine se = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
Object eval = se.eval("1+2+(1*3)");
Double aDouble = Double.valueOf(eval.toString());
DecimalFormat df = new DecimalFormat("0.00");
String amountstr = df.format(aDouble);
amount = new BigDecimal(amountstr);
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