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java中应用Stack进行算术运算

时间:2023-03-23 21:07:45浏览次数:44  
标签:case return priStack temp java 算术 栈顶 优先级 Stack


java.util.stack,继承自Vector

FILO, 适合带有小括号的算术运算

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);      
    }      
      
}




标签:case,return,priStack,temp,java,算术,栈顶,优先级,Stack
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