Stack realization comprehensive calculator (infix expression)
- Use the stack to implement a comprehensive calculator-custom priority [priority]
Thinking analysis
Code
important point:
charTypes can beintcompared with types,charessentially int- Find the i-th character of the string can be used
str.charAt(num) - Intercept the i to j bits of the string
str.substring(i,j) - String type number to integer
Integer.parseInt(str)
package stack;
import java.util.Scanner;
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String expression = scanner.nextLine();
// 创建两个栈：数栈和符号栈
CalculatorStack numStack = new CalculatorStack(10);
CalculatorStack opeStack = new CalculatorStack(10);
// 需要的相关变量
int index = 0; // 用于扫描
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int ope = 0;
int res = 0;
char ch = ' '; // 将每次扫描的结果char存放到ch
String keepNum = ""; // 用于拼接多位数
// 开始while循环扫描expression
while (true) {
// 先依次得到expression中的每一个字符
ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
// 判断ch类型，做相应处理
if (opeStack.isOpe(ch)) {
// 如果是运算法
// 判断符号栈是否为空
if (opeStack.isEmpty()) {
// 如果为空，直接入符号栈
opeStack.push(ch);
} else {
// 操作栈不为空
// 如果当前的操作符的优先级小于或等于栈中的操作符
// 需要从符号栈中pop一个符号，数栈中pop两个数字，进行运算
// 得到结果后，入数栈，然后将当前符号入符号栈
if (opeStack.priority(ch) <= opeStack.priority(opeStack.peek())) {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
ope = opeStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, ope);
numStack.push(res); // 运算结果入数栈
opeStack.push(ch); // 当前操作符入符号栈
} else {
// 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作数
// 直接入符号栈
opeStack.push(ch);
}
}
} else {
// 如果是数字，直接入数栈
// 减48的原因是在ASIIC表中数字真实值与数字相差48
// numStack.push(ch - 48);
// 优化：处理多位数
// 1. 当处理多位数时候，不能发现是一个数就立即入栈，因为可能是多位数
// 2. 在处理树时候，需要向expression的表达式的index后再看以为，如果是数就入栈，如果发现是符号就继续扫描
// 3. 因此需要定义一个字符串变量，用于拼接.
keepNum += ch;
// 如果ch已经是expression的最后一位，直接入栈
if (index == expression.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
} else {
// 判断下一个字符是不是数字，如果是数字就继续扫描，如果是运算符则入栈
if (opeStack.isOpe(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
// 如果后一位是运算符
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
// 重要操作：keepNum清空
keepNum = "";
}
}
}
// index+1 并判断是否扫描到expression的最后
index++;
if (index >= expression.length()) {
break;
}
}
// 表达式扫描完毕后，顺序从数栈和符号栈中pop出相应的符号，并运算即可
while (true) {
// 如果符号栈为空，则计算到最后的结果
// 此时数栈中只有一个数字【结果】
if (opeStack.isEmpty()) {
break;
}
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
ope = opeStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, ope);
numStack.push(res);
}
System.out.printf("表达式%s = %d", expression, res);
}
}
// 先创建一个栈
class CalculatorStack {
private int maxSize; // 栈的大小
private int[] stack; // 数组模拟栈，数据放在该数组
private int top = -1; // top表示栈顶，初始化为-1
public CalculatorStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[maxSize];
}
// 返回当前栈顶的值，仅查询
public int peek() {
return stack[top];
}
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;
}
stack[++top] = value;
}
public int pop() {
if (isEmpty()) {
throw new RuntimeException("栈空,没有数据");
}
return stack[top--];
}
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("栈空，没有数据");
return;
}
for (int i = top; i >= 0; i--) {
System.out.printf("%d ", stack[i]);
}
}
// 返回运算符的优先级，优先级是程序员确定，优先级使用数字表示
// 数字越大，优先级越高
public int priority(int ope) {
if (ope == '*' || ope == '/') {
return 1;
} else if (ope == '+' || ope == '-') {
return 0;
} else {
return -1; //假设目前表达式只有+、-、*、/
}
}
// 判断是不是一个运算符
public boolean isOpe(char val) {
return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
}
// 计算方法
public int cal(int num1, int num2, int ope) {
int res = 0;
switch (ope) {
case '+':
res = num1 + num2;
break;
case '-':
res = num2 - num1;
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '/':
res = num2 / num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}