package com.stack;
/*
* 使用栈完成一个计算表示的结果
* 比如实现：7*2*2-5+1+5+4+3
*
* 实现思路：
* 1、构造两个栈，一个数据栈numStack，一个是符号栈operStack
* 2、通过index值（索引），来遍历我们的表达式
* 3、如果我们发现是一个数字，直接入数据栈
* 4、如果发现扫描到额是一个符号，分为如下情况：
* 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，
* a）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，再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的结果再存入数栈，再把
* 当前的操作符入符号栈
* b）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
* 5、当表达式扫描完毕后，就顺序从数栈和符号栈pop出相应的数和符号，并运算
* 6、最后数栈只有一个数字，即表达式的结果
*/
//定义一个ArrayStack表示栈
class CalculatorStack
{
private int maxSize;//栈的大小
private int[] stack;//数组，数组模拟栈，数据就放在数组里
private int top=-1;//top表示栈顶，初始化值为-1；
//构造器
public CalculatorStack(int maxSize)
{
this.maxSize=maxSize;
this.stack=new int[this.maxSize];
}
//栈满
public boolean isFull()
{
return this.top==this.maxSize-1;
}
//栈空
public boolean isEmpty()
{
return this.top==-1;
}
//入栈 push
public void push(int value)
{
//先判断栈是否满
if(this.isFull())
{
System.out.println("栈满");
return;
}
this.top++;
this.stack[this.top]=value;
}
//出栈 pop，将栈顶的数据返回
public int pop()
{
//先判断是否为空
if(this.isEmpty())
{
throw new RuntimeException("栈空,没有数据");
}
int value=this.stack[this.top];
this.top--;
return value;
}
//显示栈的情况，即遍历栈,遍历栈时需要从栈顶开始显示数据
public void list()
{
if(this.isEmpty())
{
System.out.println("栈空，没有数据");
return ;
}
for(int i=this.top;i>=0;i--)
{
System.out.printf("this.stack[%d]=%d\n", i,this.stack[i]);
}
}
// 返回运算符的优先级，优先级是程序员确定，优先级用数字表示
// 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;//假定目前的表达式只有+ - * /
}
}
//判断是不是一个运算符
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;//用于存放计算的结果
switch(oper)
{
case '+':
res=num1+num2;
break;
case '-':
res=num2-num1;//注意弹出数据的顺序
break;
case '*':
res=num1*num2;
break;
case '/':
res=num2/num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
//增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但是不是真正的出栈
public int peek()
{
return this.stack[this.top];
}
}
public class CalculatorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 表达式的运算
String expr="70+2*6-2";
//创建两个栈，一个数据栈，一个符号栈
CalculatorStack numStack=new CalculatorStack(10);
CalculatorStack operStack=new CalculatorStack(10);
//定义需要的相关变量
int index=0;//用于扫描表达式
int num1=0;
int num2=0;
int oper=0;
int res=0;
String keepNum="";//用于拼接多位数
char ch=' ';//将每次扫描得到的插入保存到ch
//开始用循环语句扫描expr
while(true)
{
//依次得到expr的每一个字符
ch=expr.substring(index,index+1).charAt(0);
//判断ch是什么，然后做相应的操作
if(operStack.isOper(ch))//如果是运算符
{
//判断当前的符号栈是否为空
if(!operStack.isEmpty())
{
/*
* 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等于栈中的操作符
* 就需要从数栈中pop出两个数，再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的结果
* 入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
*/
if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek()))
{
num1=numStack.pop();
num2=numStack.pop();
oper=operStack.pop();
res=numStack.cal(num1, num2, oper);
//把运算的结果入数栈
numStack.push(res);
operStack.push(ch);
}
else
{
operStack.push(ch);
}
}
else
{
operStack.push(ch);
}
}
else
{
//如果是数，则直接入数栈
//1、当处理多为数时，不能发现是一个整数就立即入栈，因为他可能是多位数
//2、在处理数，需要向expr的表达式的index后再看一位，如果是数继续扫描，如果是运算符，才入栈
//3、因此我们需要定义一个字符串变量，用于字符串拼接
//处理多位数
keepNum+=ch;
//如果ch已经是expr的最后一位了，就直接入栈
if(index==expr.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，则继续扫描，如果是运算符，则入栈
if(operStack.isOper(expr.substring(index+1,index+2).charAt(0)))
{
//如果后一位是运算符，则入栈
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
//keepNum需要清空
keepNum="";
}
}
}
//让index++，并判断是否扫描到expr的最后
index++;
if(index>=expr.length()) {
break;
}
}
//当表达式扫描完毕后，就顺序从数栈和符号栈pop出相应的数和符号，并运算
while(true)
{
//如果符号栈为空了，则计算到最后的结果，数栈中只有一个数字【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("%s = %d ",expr,numStack.pop());
}
}
Run results
70+2*6-2 = 80
