java 四则运算 栈的实现
2017-07-06 16:04
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import java.util.Stack; /** * 利用栈,进行四则运算的类 * 用两个栈来实现算符优先,一个栈用来保存需要计算的数据numStack,一个用来保存计算优先符priStack * * 基本算法实现思路为:用当前取得的运算符与priStack栈顶运算符比较优先级:若高于,则因为会先运算,放入栈顶; * 若等于,因为出现在后面,所以会后计算,所以栈顶元素出栈,取出操作数运算; * 若小于,则同理,取出栈顶元素运算,将结果入操作数栈。各个优先级'(' > '*' = '/' > '+' = '-' > ')' * */ public class Operate { private Stack<Character> priStack = new Stack<Character>();// 操作符栈 private Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();;// 操作数栈 /** * 传入需要解析的字符串,返回计算结果(此处因为时间问题,省略合法性验证) * @param str 需要进行技术的表达式 * @return 计算结果 */ public int caculate(String str) { // 1.判断string当中有没有非法字符 String temp;// 用来临时存放读取的字符 // 2.循环开始解析字符串,当字符串解析完,且符号栈为空时,则计算完成 StringBuffer tempNum = new StringBuffer();// 用来临时存放数字字符串(当为多位数时) StringBuffer string = new StringBuffer().append(str);// 用来保存,提高效率 while (string.length() != 0) { temp = string.substring(0, 1); string.delete(0, 1); // 判断temp,当temp为操作符时 if (!isNum(temp)) { // 1.此时的tempNum内即为需要操作的数,取出数,压栈,并且清空tempNum if (!"".equals(tempNum.toString())) { // 当表达式的第一个符号为括号 int num = Integer.parseInt(tempNum.toString()); numStack.push(num); tempNum.delete(0, tempNum.length()); } // 用当前取得的运算符与栈顶运算符比较优先级:若高于,则因为会先运算,放入栈顶;若等于,因为出现在后面,所以会后计算,所以栈顶元素出栈,取出操作数运算; // 若小于,则同理,取出栈顶元素运算,将结果入操作数栈。 // 判断当前运算符与栈顶元素优先级,取出元素,进行计算(因为优先级可能小于栈顶元素,还小于第二个元素等等,需要用循环判断) while (!compare(temp.charAt(0)) && (!priStack.empty())) { int a = (int) numStack.pop();// 第二个运算数 int b = (int) numStack.pop();// 第一个运算数 char ope = priStack.pop(); int result = 0;// 运算结果 switch (ope) { // 如果是加号或者减号,则 case '+': result = b + a; // 将操作结果放入操作数栈 numStack.push(result); break; case '-': result = b - a; // 将操作结果放入操作数栈 numStack.push(result); break; case '*': result = b * a; // 将操作结果放入操作数栈 numStack.push(result); break; case '/': result = b / a;// 将操作结果放入操作数栈 numStack.push(result); break; } } // 判断当前运算符与栈顶元素优先级, 如果高,或者低于平,计算完后,将当前操作符号,放入操作符栈 if (temp.charAt(0) != '#') { priStack.push(new Character(temp.charAt(0))); if (temp.charAt(0) == ')') {// 当栈顶为'(',而当前元素为')'时,则是括号内以算完,去掉括号 priStack.pop(); priStack.pop(); } } } else // 当为非操作符时(数字) tempNum = tempNum.append(temp);// 将读到的这一位数接到以读出的数后(当不是个位数的时候) } return numStack.pop(); } /** * 判断传入的字符是不是0-9的数字 * * @param str * 传入的字符串 * @return */ private boolean isNum(String temp) { return temp.matches("[0-9]"); } /** * 比较当前操作符与栈顶元素操作符优先级,如果比栈顶元素优先级高,则返回true,否则返回false * * @param str 需要进行比较的字符 * @return 比较结果 true代表比栈顶元素优先级高,false代表比栈顶元素优先级低 */ private boolean compare(char str) { if (priStack.empty()) { // 当为空时,显然 当前优先级最低,返回高 return true; } char last = (char) priStack.lastElement(); // 如果栈顶为'('显然,优先级最低,')'不可能为栈顶。 if (last == '(') { return true; } switch (str) { case '#': return false;// 结束符 case '(': // '('优先级最高,显然返回true return true; case ')': // ')'优先级最低, return false; case '*': { // '*/'优先级只比'+-'高 if (last == '+' || last == '-') return true; else return false; } case '/': { if (last == '+' || last == '-') return true; else return false; } // '+-'为最低,一直返回false case '+': return false; case '-': return false; } return true; } public static void main(String args[]) { Operate operate = new Operate(); int t = operate.caculate("(3+4*(4*10-10/2)#"); System.out.println(t); } }
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