对于001版本变更了对于负数的处理方式，增加了小数、√、^
1 package caculator_002; 2 import java.util.ArrayList; 3 //001支持+-*/，负号 4 //002预期 支持小数点 开n次幂 求n次幂 5 6 import java.util.Scanner; 7 public class Caculator_002 8 { 9 public static void main(String[] args) 10 { 11 Scanner input=new Scanner(System.in); 12 String strIn; 13 System.out.println("请输入需要计算的式子：(不要有空格）"); 14 strIn=input.nextLine(); 15 center(strIn); 16 17 input.close(); 18 } 19 //1+(2-3*(5+1)/(-4+2*(-6))-3*(+6-(-2)))+6*(5-4) 20 private static void center(String strIn)//计算器主体 21 { 22 //计算前进行验证处理 23 judge(strIn); 24 String str0=strIn;//留存备份 25 strIn=addBrackets(strIn);//保持最外围有括号 26 ArrayList<String> jiSuan1=new ArrayList<String>(); 27 ArrayList<Double> jiSuan2=new ArrayList<Double>(); 28 ArrayList<Double> re=new ArrayList<Double>(); 29 ArrayList<Double> num=separateNum(strIn);//分离数字 30 ArrayList<Integer> sumNum=new ArrayList<Integer>(); 31 ArrayList<Integer> sumSym=new ArrayList<Integer>(); 32 ArrayList<String> sym=simpleSym(strIn);//式子简化为待求公式 33 sumNum=sumNumber(sym);//统计数字 34 sumSym=sumSymbol(sym);//统计符号 35 double result=0;//总计算结果 36 int cm=brackets0(sym);//总括号数 37 int bra [][]=new int[cm][2]; 38 bra=brackets(sym);//括号统计 39 40 int m=0;//m 最大层数 41 for(int i=0;i<bra.length;i++) 42 { 43 if(m<bra[i][0]) 44 { 45 m=bra[i][0]; 46 } 47 } 48 int i=0,k,t=0,d,f=1,g1=1,g2=1,n,r1=-1,r2=0,l1=-1,l2=-1;//t,d 相对应的一对括号 49 for(i=m;i>=0;i--)//层数循环 50 { 51 for(t=0;t<bra.length;t++) 52 { 53 if(bra[t][0]==i)//每一对括号 54 { 55 d=t+1; 56 jiSuan1.clear();//清空 57 jiSuan2.clear(); 58 re.clear(); 59 /* for(;;)//找出相对应的另一半括号 60 { 61 d++; 62 if(bra[d][0]==bra[t][0]) 63 { 64 break; 65 } 66 }*/ 67 l1=bra[t][1]; 68 r1=bra[d][1]; 69 /*for(k=bra[t][1]+1;k<bra[d][1];k++)//将需要计算的部分输入jiSuan1中 70 { 71 72 jiSuan1.add(sym.get(k)); 73 if(g1==1) 74 { 75 k1=k; 76 g1=0; 77 } 78 }*/ 79 // sym.add(bra[t][0],"0"); 80 //44.7-4*1 81 for(k=0,g1=1,l1=0,r1=0;k<sumSym.size();k++)//将需要计算的部分输入jiSuan1中sumSym.get(n) 82 { 83 n=sumSym.get(k); 84 if(n>bra[t][1]&&n<bra[d][1]) 85 { 86 jiSuan1.add(sym.get(n)); 87 r1++; 88 if(g1==1) 89 { 90 l1=k; 91 g1=0; 92 } 93 } 94 } 95 for(k=0,g2=1,l2=0,r2=0;k<sumNum.size();k++)//将需要计算的部分输入jiSuan2中sumNum.get(k) 96 { 97 n=sumNum.get(k); 98 if(n>bra[t][1]&&n<bra[d][1]) 99 { 100 jiSuan2.add(num.get(k)); 101 r2++; 102 if(g2==1) 103 { 104 l2=k; 105 g2=0; 106 } 107 } 108 } 109 for(int x=bra[t][1];x<=bra[d][1]&&l1>=0&&r1>=0;x++) 110 { 111 sym.set(x, "@"); 112 } 113 //调用函数计算 114 result=caculate(jiSuan1,jiSuan2); 115 //删除 116 int z=bra[t][1]; 117 while(z>=0) 118 { 119 sym.remove(z); 120 z=sym.indexOf("@"); 121 122 } 123 sym.add(bra[t][1],"0"); 124 for(z=0;z<r2;z++) 125 { 126 num.remove(l2); 127 } 128 num.add(l2, result); 129 //计算 130 bra=brackets(sym); 131 sumNum=sumNumber(sym); 132 sumSym=sumSymbol(sym); 133 //System.out.println(d); 134 t=0; 135 } 136 } 137 } 138 output(str0,result); 139 140 } 141 142 private static ArrayList<String> sToA(String s) //将 String 转化为 ArrayList 143 { 144 ArrayList<String> a=new ArrayList<String>(); 145 for(int i=0;i<s.length();i++) 146 { 147 a.add(s.substring(i, i+1)); 148 } 149 return a; 150 151 } 152 private static String aToS(ArrayList<String> a) //将 String 转化为 ArrayList 153 { 154 String s=""; 155 for(int i=0;i<a.size();i++) 156 { 157 s=s+a.get(i); 158 } 159 return s; 160 } 161 162 163 private static String addBrackets(String s) 164 { 165 if(!(s.charAt(0)=='('&&s.charAt(s.length()-1)==')')) 166 { 167 s="("+s+")"; 168 } 169 else if(s.indexOf(")")!=s.length()-1) 170 { 171 s="("+s+")"; 172 } 173 return s; 174 } 175 private static int brackets0(ArrayList<String> str) //实现括号的粗略统计 176 { 177 ArrayList<String> s=new ArrayList<String>(str); 178 int c=0,i=0; 179 for(;;) 180 { 181 if((i=s.indexOf("("))<0) 182 { 183 break; 184 } 185 s.remove(i); 186 c++; 187 } 188 for(;;) 189 { 190 if((i=s.indexOf(")"))<0) 191 { 192 break; 193 } 194 s.remove(i); 195 c++; 196 } 197 return c; 198 } 199 200 private static ArrayList<Integer> sumNumber(ArrayList<String> s) //实现数字的统计 201 { 202 ArrayList<Integer> a=new ArrayList<Integer>(); 203 int i=0; 204 String str; 205 char c; 206 for(i=0;i<s.size();i++) 207 { 208 str=s.get(i); 209 c=str.charAt(0); 210 if(c=='0') 211 { 212 a.add(i); 213 } 214 215 } 216 return a; 217 } 218 219 private static ArrayList<Integer> sumSymbol(ArrayList<String> s) //实现符号的统计 220 { 221 ArrayList<Integer> a=new ArrayList<Integer>(); 222 int i=0; 223 String str; 224 char c; 225 for(i=0;i<s.size();i++) 226 { 227 str=s.get(i); 228 c=str.charAt(0); 229 if(c!='0'&&c!='('&&c!=')') 230 { 231 a.add(i); 232 } 233 234 } 235 return a; 236 } 237 private static int[][] brackets( ArrayList<String> sym) //实现括号的统计 238 { 239 // +(-*(+)/(-+*(-))-*(+-(-)))+*(-) 240 ArrayList<Integer> b1=new ArrayList<Integer>();//层数 241 ArrayList<Integer> b2=new ArrayList<Integer>();//位置 242 int c=-1;//层数 243 int cm=0;//最大层数 244 int i,f=1; 245 String s=aToS(sym); 246 for( i=0;i<s.length();i++) 247 { 248 249 if(s.charAt(i)=='(') 250 { 251 if(f==1) 252 { 253 c++; 254 } 255 f=1; 256 b1.add(c); 257 b2.add(i); 258 } 259 if(s.charAt(i)==')') 260 { 261 if(f==0) 262 { 263 c--; 264 } 265 f=0; 266 b1.add(c); 267 b2.add(i); 268 } 269 if(cm<c) 270 { 271 cm=c; 272 } 273 274 } 275 276 277 int bra[][]=new int[b1.size()][2];//第一 维序号，第二维层数、位置 278 for(i=0;i<b1.size();i++) 279 { 280 bra[i][0]=b1.get(i); 281 bra[i][1]=b2.get(i); 282 } 283 284 return bra; 285 286 } 287 288 289 private static double caculate(ArrayList<String> s,ArrayList<Double> a) //计算 290 { 291 double result=0,left,right; 292 int i=-1; 293 while((i=s.indexOf("√"))>=0) 294 { 295 left=1/a.remove(i); 296 right=a.remove(i); 297 try 298 { 299 if(right<0) 300 { 301 throw new Exception("被开方数不能小于零！"); 302 } 303 304 a.add(i,Math.pow(right, left)); 305 306 } 307 catch(Exception e) 308 { 309 System.out.println(e.getMessage()); 310 } 311 s.remove(i); 312 } 313 i=0; 314 while((i=s.indexOf("^"))>=0) 315 { 316 left=a.remove(i); 317 right=a.remove(i); 318 a.add(i,Math.pow(left, right)); 319 s.remove(i); 320 } 321 i=0; 322 while((i=s.indexOf("/"))>=0) 323 { 324 left=a.remove(i); 325 right=a.remove(i); 326 try 327 { 328 if(Math.abs(right)<10e-8) 329 { 330 throw new Exception("除数不能为零！"); 331 } 332 a.add(i, left/right); 333 } 334 catch(Exception e) 335 { 336 System.out.println(e.getMessage()); 337 } 338 s.remove(i); 339 } 340 i=0; 341 while((i=s.indexOf("*"))>=0) 342 { 343 left=a.remove(i); 344 right=a.remove(i); 345 a.add(i, left*right); 346 s.remove(i); 347 } 348 i=0; 349 while((i=s.indexOf("-"))>=0) 350 { 351 left=a.remove(i); 352 right=a.remove(i); 353 a.add(i, left-right); 354 s.remove(i); 355 } 356 i=0; 357 while((i=s.indexOf("+"))>=0) 358 { 359 left=a.remove(i); 360 right=a.remove(i); 361 a.add(i, left+right); 362 s.remove(i); 363 } 364 365 //end 366 result=a.get(0); 367 return result; 368 } 369 370 371 private static ArrayList<Double> separateNum(String s) 372 { 373 ArrayList<Double> num=new ArrayList<Double>(); 374 String c=""; 375 int i=0,t=0,f=0,l,p,l2=0,minus=0; 376 377 double d=0,a, m=0; 378 for(i=0;i<s.length();i++) 379 { 380 381 if((s.charAt(i)>='0'&&s.charAt(i)<='9')||s.charAt(i)=='.') 382 { 383 c=c+s.charAt(i); 384 f=1; 385 if(s.charAt(i-1)=='-'&&(s.charAt(i-2)=='('||s.charAt(i-2)=='√'||s.charAt(i-2)=='^')) 386 { 387 c="-"+c; 388 } 389 // System.out.println("add"+c); 390 } 391 else if(f==1) 392 { 393 if(c.charAt(0)=='-') 394 { 395 minus=1; 396 c=c.substring(1); 397 } 398 //字符转数字 399 p=c.indexOf('.'); 400 l=c.length(); 401 if(p>0) 402 { 403 l2=l-p;//小数 404 l=p;//整数 405 } 406 for(t=0,m=10,d=0;t<l&&t!=p;t++) 407 { 408 a=c.charAt(t)-'0'; 409 d=d+a*Math.pow(m,l-1-t); 410 } 411 if(p>0) 412 { 413 for(t=1,m=0.1;t<l2;t++) 414 { 415 a=c.charAt(p+t)-'0'; 416 d=d+a*Math.pow(m,t); 417 } 418 } 419 if(minus==1) 420 { 421 d=-1*d; 422 minus=0; 423 } 424 num.add(d); 425 f=0; 426 c=""; 427 } 428 } 429 430 return num; 431 } 432 private static ArrayList<String> simpleSym(String s) 433 { 434 ArrayList<String> sym=new ArrayList<String>(); 435 int f=0,f2=0; 436 437 s="0+"+s; 438 for(int i=0;i<s.length();i++) 439 { 440 if((s.charAt(i)>='0'&&s.charAt(i)<='9')||s.charAt(i)=='.') 441 { 442 f=1; 443 } 444 else if(f==1) 445 { 446 sym.add("0"); 447 f=0; 448 } 449 if(s.charAt(i)=='+'||s.charAt(i)=='-'||s.charAt(i)=='^'||s.charAt(i)=='√') 450 { 451 if(s.charAt(i-1)!='('&&s.charAt(i-1)!='√'&&s.charAt(i-1)!='^') 452 { 453 sym.add(s.substring(i,i+1)); 454 } 455 } 456 457 if(s.charAt(i)=='*'||s.charAt(i)=='/'||s.charAt(i)=='('||s.charAt(i)==')') 458 { 459 sym.add(s.substring(i,i+1)); 460 } 461 462 } 463 //System.out.println(sym); 464 465 sym.remove(0); 466 sym.remove(0); 467 s=s.substring(2); 468 return sym; 469 } 470 471 private static void judge(String s)//验证式子是否正确 472 { 473 try 474 { 475 //字符是否正确 476 for(int i=0,f=0;i<s.length();i++) 477 { 478 f=0; 479 if(s.charAt(i)=='+'||s.charAt(i)=='-'||s.charAt(i)=='*'||s.charAt(i)=='/'||s.charAt(i)=='('||s.charAt(i)==')'||s.charAt(i)=='.'||s.charAt(i)=='^'||s.charAt(i)=='√')//根号251 480 { 481 482 f=1; 483 } 484 if(s.charAt(i)>='a'&&s.charAt(i)<='z'||s.charAt(i)>='A'&&s.charAt(i)<='Z') 485 { 486 f=1; 487 } 488 if(s.charAt(i)>='0'&&s.charAt(i)<='9') 489 { 490 f=1; 491 } 492 if(f==0)throw new Exception("未识别的符号\" "+s.charAt(i)+" \"，位置："+(i+1)); 493 } 494 //括号是否匹配 495 int left=0,right=0; 496 for(int i=0;i<s.length();i++) 497 { 498 if(s.charAt(i)=='(') 499 { 500 left++; 501 } 502 if(s.charAt(i)==')') 503 { 504 right++; 505 } 506 507 } 508 if(left!=right)throw new Exception("括号不匹配"); 509 //符号是否正确 510 for(int i=0;i<s.length();i++) 511 { 512 if(s.charAt(i)=='+'||s.charAt(i)=='-') 513 { 514 if(i>0&&(s.charAt(i-1)=='+'||s.charAt(i-1)=='-'||s.charAt(i-1)=='*'||s.charAt(i-1)=='/')) 515 { 516 throw new Exception("运算符"+s.charAt(i)+"左边没有数字，位置："+(i+1)); 517 } 518 if(s.charAt(i+1)=='+'||s.charAt(i+1)=='-'||s.charAt(i+1)=='*'||s.charAt(i+1)=='/'||s.charAt(i+1)==')'||s.charAt(i+1)=='√'||s.charAt(i+1)=='^') 519 { 520 throw new Exception("运算符"+s.charAt(i)+"右边没有数字，位置："+(i+1)); 521 } 522 if(s.charAt(s.length()-1)=='+'||s.charAt(s.length()-1)=='-'||s.charAt(s.length()-1)=='*'||s.charAt(s.length()-1)=='/'||s.charAt(s.length()-1)=='√'||s.charAt(s.length()-1)=='^') 523 { 524 throw new Exception("运算符"+s.charAt(s.length()-1)+"右边没有数字，位置："+(s.length())); 525 } 526 } 527 if(s.charAt(i)=='*'||s.charAt(i)=='/') 528 { 529 if(s.charAt(i-1)=='+'||s.charAt(i-1)=='-'||s.charAt(i-1)=='*'||s.charAt(i-1)=='/'||s.charAt(i-1)=='('||s.charAt(i-1)=='√'||s.charAt(i-1)=='^') 530 { 531 throw new Exception("运算符"+s.charAt(i)+"左边没有数字，位置："+(i+1)); 532 } 533 if(s.charAt(i+1)=='+'||s.charAt(i+1)=='-'||s.charAt(i+1)=='*'||s.charAt(i+1)=='/'||s.charAt(i+1)==')'||s.charAt(i+1)=='√'||s.charAt(i+1)=='^') 534 { 535 throw new Exception("运算符"+s.charAt(i)+"右边没有数字，位置："+(i+1)); 536 } 537 if(i>0&&(s.charAt(s.length()-1)=='+'||s.charAt(s.length()-1)=='-'||s.charAt(s.length()-1)=='*'||s.charAt(s.length()-1)=='/'||s.charAt(s.length()-1)=='√'||s.charAt(s.length()-1)=='^')) 538 { 539 throw new Exception("运算符"+s.charAt(s.length()-1)+"右边没有数字，位置："+(s.length())); 540 } 541 } 542 } 543 }catch(Exception e) 544 { 545 System.out.println(e.getMessage()); 546 } 547 } 548 549 private static void output(String s,double b) 550 { 551 System.out.println(s+" = "+b); 552 553 } 554 }