栈实现计算器思路分析
创建两个栈,一个存放数一个存放运算符。
- 通过一个index值(索引),来遍历我们的表达式
- 如果发现是一个数字,就直接入数栈
- 如果发现扫描到是一个符号,就分如下情况:
(1)如果发现当前的符号栈为空,就直接入栈.
(2)如果符号栈有操作符,就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数,在从符号栈中pop出一个符号,进行运算,将得到结果,入数栈,然后将当前的操作符入符号栈,如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符,就直接入符号栈。 - 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。
- 最后在数栈只有一个数字,就是表达式的结果。
验证:3+2*6-2=13
代码实现
package com.stack;
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
// 表达式运算
String expression = "70+2*6-4";
// 创建两个栈,数栈,符号栈
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
// 定义相关变量
int index = 0;// 用于扫描
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int oper = 0;
int res = 0;
char ch = ' ';// 将每次扫描到的char保存到ch
String keepNum = "";// 用于拼接多位数
// 开始扫描 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,然后作相应处理
if (operStack.isOper(ch)) {
// 判断当前的符号栈是否为空
if (!operStack.isEmpty()) {
if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
// 把运算的结果入数栈
numStack.push(res);
// 操作符入符号栈
operStack.push(ch);
} else {
// 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符,就直接入符号栈
operStack.push(ch);
}
} else {
// 如果为空直接入符号栈
operStack.push(ch);
}
} else {
// 数字直接入栈
// numStack.push(ch - 48);//只可以处理一位数
// 处理多位数
keepNum += ch;
// 如果ch已经是expression的最后一位,就直接入栈
if (index == expression.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
} else {
// 判断下一位是否为数字
if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
// 如果是运算符,则入栈
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
// 重要!!!!!!清空keepNum
keepNum = "";
}
}
}
// index+1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,则计算到最后结果。
if (operStack.isEmpty()) {
break;
}
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);// 入栈
}
// 输出结果
System.out.printf("表达式:%s=%d", expression, numStack.pop());
}
}
// 创建一个栈
// 定义一个ArrayStack表示栈,需要扩展功能,
class ArrayStack2 {
private int maxSize;// 栈的大小
private int[] stack;// 数组,数组模拟栈
private int top = -1;// top表示栈顶,初始化为-1
// 构造器
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
// 返回当前栈顶的值,但是没有pop出来
public int peek() {
return stack[top];
}
// 栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
// 栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
// 进栈push
public void push(int value) {
// 判断栈是否满
if (isFull()) {
System.out.println("栈满");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
// 出栈pop
public int pop() {
// 判断栈是否为空
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("栈空,没有数据");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
// 遍历栈
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("栈空,没有数据");
return;
}
// 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,优先级是由程序员来定的,
// 用数字来表示,数字越大则优先级越高。
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;// 存放结果
switch (oper) {
case '+':
res = num1 + num2;
break;
case '-':
res = num2 - num1;// 注意顺序
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '/':
res = num2 / num1;// 注意顺序
break;
default:
break;
}
return res;
}
}