データ構造とアルゴリズムのスタックの実装包括電卓(中置式)
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アイデアの1.分析
- 統合された電卓を達成するために、スタックを使用します
- アイデア解析
2.コードの実装
package com.stack;
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
//根据前面思路,完成表达式运算
String expression = "70+2*6-2";
//创建两个栈,数栈,一个符号栈
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
//定义需要的相关变量
int index = 0;//用于扫描
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int oper = 0;
int res = 0;
char ch = ' ';//将每次扫描得到char保存到ch
String keepNum = ""; //用于拼接多位数
//开始while循环的扫描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,然后做相应的处理
if (operStack.isOper(ch)) { //如果是运算符
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或者等于栈中的操作符
//再从符号栈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
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);
//然后把当前的操作符入符号栈
operStack.push(ch);
} else {
//如果当前的操作符优先级大于栈中的操作符,就直接入栈
operStack.push(ch);
}
} else {
//如果为null直接入符号栈
operStack.push(ch); //1 + 3
}
} else { //如果是数,则直接入数栈
//numStack.push(ch - 48); // ?"1+3" '1' =>1
//分析思路
//1. 当处理多位数时,不能发现是一个数就立即入栈,因为可能是多位数
//2. 在处理数,需要向expression的表达式的index后再看一位,如果是数,就进行扫描,如果是符号才入栈
//3. 因此需要定义一个字符串变量,用于拼接
//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(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
//如果后一位是运算符,则入栈 keepNum = "1"或者“123”
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
//重要的!!! keepNum 清空
keepNum = "";
}
}
}
// 让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null,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); //入栈
}
//将数栈的最后数,pop出,就是结果
int res2 = numStack.pop();
System.out.printf("表达式%s = %d\n", expression, res2);
}
}
//先创建一个栈
//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,数据就放在该数组
private int top = -1; //top表示栈顶,初始化为-1
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[maxSize];
}
//返回当前栈顶的值,但是不是真正的pop
public int peek() {
return stack[top];
}
//判断栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入栈
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,将栈顶的数据返回
public int pop() {
if (isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
//显示栈的情况【遍历栈】,遍历时需要从栈顶开始显示
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("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
//返回运算符的优先级,优先级是程序员来确定,优先级使用数字表示
//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; // res 用于存放返回计算值
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;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}