04.1 使用栈完成计算功能
4.1使用栈完成计算功能
思路分析:
- 通过一个index索引遍历表达式
- 发现数字,入数字栈
- 发现是符号: 3.1 如果当前的符号栈为空,则直接入栈 3.2 符号栈不为空,有操作符,则进行比较。当前操作符优先级小于等于栈中操作符,则需要从数栈中pop两个数,再从符号栈中pop一个符号,进行运算,并将结果入数字栈,然后将当前操作符入符号栈。 3.3 3.2 符号栈不为空,有操作符,则进行比较。当前操作符优先级高于栈中操作符,则直接入符号栈
- 当表达式扫描完毕,就顺序从数栈、符号栈中pop相对应的符号,并运行,最后数栈中只有一个数字,即为最终的结果。
Java代码实现
package org.example;
import java.util.Stack;
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
String expression = "70*2*2-5+3-4";
// Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();
// Stack<Character> operStack = new Stack<Character>();
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
int index = 0;//扫描索引
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int oper = 0;
int res = 0;
char ch = ' ';//将每次扫描得到的char保存在ch中
String keepNum = "";//拼接多位数
while (true) {
//依次得到expression的字符
ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
// 判断ch的值做相应的处理
if (operStack.isOper(ch)) {
if (!operStack.isEmpty()) {
//符号栈不为空,有操作符,则进行比较。
// 当前操作符优先级**小于等于**栈中操作符,则需要从数栈中pop两个数,
// 再从符号栈中pop一个符号,进行运算,并将结果入数字栈,
// 然后将当前操作符入符号栈。
if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);
operStack.push(ch);
} else {
// 当前操作符优先级**高于**栈中操作符,则直接入符号栈
operStack.push(ch);
}
} else {
operStack.push(ch);
}
} else {
// numStack.push(ch - 48);
// 1.当处理多位数时,不能立即入栈
// 2. 处理数时,需要想表达式的index再看一位,如果是数继续扫描,是符号才入栈
// 3. 定义字符串变量,用于拼接
keepNum += ch;
if (index == expression.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
} else {
// 判断下一位字符是否为数字
if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
keepNum = "";
}
}
//
}
// index+1,判断是否扫描到最后
index++;
if (index >= expression.length()) {
break;
}
}
// 当表达式扫描完毕,就顺序从数栈、符号栈中pop相对应的符号,
// 并运行,最后数栈中只有一个数字,即为最终的结果。
while (true) {
// 符号栈为空,则数栈中只有一个数,最后的结果
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("表达式是%s = %s\n", expression, numStack.peek());
}
}
class ArrayStack2 {
private int maxSize;
private int[] stack;
private int top = -1;
// 构造器
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
public boolean isFull() {
return top == (maxSize - 1);
}
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
public void push(int value) {
if (isFull()) {
System.out.println("栈满");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
public int pop() {
if (isEmpty()) {
// System.out.println("栈空");
throw new RuntimeException("栈空");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
// 遍历时需从栈顶开始显示数据
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("栈空");
return;
}
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
public int priority(int oper) {
if (oper == '*' || oper == '/') {
return 1;
} else if (oper == '+' || oper == '-') {
return 0;
} else {
return -1;
}
}
public boolean isOper(char val) {
return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
}
public int cal(int num1, int num2, int oper) {
int res = 0;
switch (oper) {
case '+':
res = num1 + num2;
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '-':
res = num2 - num1;
break;
case '/':
res = num2 / num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
public int peek() {
return stack[top];
}
}