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压栈思想计算Java运算表达式

时间:2023-05-29 12:36:15浏览次数:32  
标签:return double 压栈 运算符 括号 操作符 Java public 表达式


       栈的规则是先进后出。利用压栈的思想来计算四则运算表达式是这样的:我们给定两个栈,一个用来存放数字、一个用来存放对应的操作符。假定我们有一个给定的四则运算表达式a+b+c/d*(e+f)-d*a,那我们先把这个表达式拆分成一个个的数字或者是运算符、或者就是括号了。然后我们从左至右遍历每一个元素,遍历过程中遵循步骤和原则如下:

       (1)遇到数字则直接压到数字栈顶。

       (2)遇到运算符(+-*/)时,若操作符栈为空,则直接放到操作符栈顶,否则,见(3)。

       (3)若操作符栈顶元素的优先级比当前运算符的优先级小,则直接压入栈顶,否则执行步骤(4)。

(4)弹出数字栈顶的两个数字并弹出操作符栈顶的运算符进行运算,把运算结果压入数字栈顶,重复(2)和(3)直到当前运算符被压入操作符栈顶。

       (5)遇到左括号“(”时则直接压入操作符栈顶。

       (6)遇到右括号“)”时则依次弹出操作符栈顶的运算符运算数字栈的最顶上两个数字,直到弹出的操作符为左括号。

 

       下面的例子中分别使用java.util.Vector和java.util.Stack基于上述原则实现了这一运算过程。

 

 

1. import
2. import
3. import
4. import
5. import
6. import
7.   
8. public class
9.   
10. public static void
11. "1 + 5 * 6 + 3 * (2 + 3*2+2-1+3*3) + 10/5 - 6*1";  
12. new
13. double
14. double
15. "======="
16.     }  
17.   
18. /**
19.      * 利用java.util.Vector计算四则运算字符串表达式的值,如果抛出异常,则说明表达式有误,这里就没有控制
20.      * @param computeExpr 四则运算字符串表达式
21.      * @return 计算结果
22.      */
23. public double
24. new StringTokenizer(computeExpr, "+-*/()", true);  
25. new
26. new
27. this.getComputeOper();  
28.         Operator curOper;  
29.         String currentEle;  
30. while
31.             currentEle = tokenizer.nextToken().trim();  
32. if (!"".equals(currentEle)) {//只处理非空字符
33. if (this.isNum(currentEle)) { // 数字
34.                     nums.add(Double.valueOf(currentEle));  
35. else { // 非数字,即括号或者操作符
36.                     curOper = computeOper.get(currentEle);  
37. if (curOper != null) { // 是运算符
38. // 运算列表不为空且之前的运算符优先级较高则先计算之前的优先级
39. while
40.                                 && operators.lastElement().priority() >= curOper  
41.                                         .priority()) {  
42.                             compute(nums, operators);  
43.                         }  
44. // 把当前运算符放在运算符队列的末端
45.                         operators.add(curOper);  
46. else { // 括号
47. if ("(".equals(currentEle)) { // 左括号时直接放入操作列表中
48.                             operators.add(Operator.BRACKETS);  
49. else {// 当是右括号的时候就把括号里面的内容执行了。
50. // 循环执行括号里面的内容直到遇到左括号为止。试想这种情况(2+5*2)
51. while
52.                                 compute(nums, operators);  
53.                             }  
54. //移除左括号
55. 1);  
56.                         }  
57.                     }  
58.                 }  
59.             }  
60.         }  
61. // 经过上面代码的遍历后最后的应该是nums里面剩两个数或三个数,operators里面剩一个或两个运算操作符
62. while
63.             compute(nums, operators);  
64.         }  
65. return
66.     }  
67.       
68. /**
69.      * 利用java.util.Stack计算四则运算字符串表达式的值,如果抛出异常,则说明表达式有误,这里就没有控制
70.      * java.util.Stack其实也是继承自java.util.Vector的。
71.      * @param computeExpr 四则运算字符串表达式
72.      * @return 计算结果
73.      */
74. public double
75. //把表达式用运算符、括号分割成一段一段的,并且分割后的结果包含分隔符
76. new StringTokenizer(computeExpr, "+-*/()", true);  
77. new Stack<Double>();   //用来存放数字的栈
78. new Stack<Operator>();  //存放操作符的栈
79. this.getComputeOper();    //获取运算操作符
80. //当前元素
81. while
82. //去掉前后的空格
83. if (!"".equals(currentEle)) {   //只处理非空字符
84. if (this.isNum(currentEle)) { //为数字时则加入到数字栈中
85.                     numStack.push(Double.valueOf(currentEle));  
86. else { //操作符
87. //获取当前运算操作符
88. if (currentOper != null) {  //不为空时则为运算操作符
89. while
90.                             compute(numStack, operStack);  
91.                         }  
92. //计算完后把当前操作符加入到操作栈中
93.                         operStack.push(currentOper);  
94. else {//括号
95. if ("(".equals(currentEle)) { //左括号时加入括号操作符到栈顶
96.                             operStack.push(Operator.BRACKETS);  
97. else { //右括号时, 把左括号跟右括号之间剩余的运算符都执行了。
98. while
99.                                 compute(numStack, operStack);  
100.                             }  
101. //移除栈顶的左括号
102.                         }  
103.                     }  
104.                 }  
105.             }  
106.         }  
107. // 经过上面代码的遍历后最后的应该是nums里面剩两个数或三个数,operators里面剩一个或两个运算操作符
108. while
109.             compute(numStack, operStack);  
110.         }  
111. return
112.     }  
113.       
114. /**
115.      * 判断一个字符串是否是数字类型
116.      * @param str
117.      * @return
118.      */
119. private boolean
120. "^\\d+(\\.\\d+)?$";   //数字的正则表达式
121. return
122.     }  
123.       
124. /**
125.      * 获取运算操作符
126.      * @return
127.      */
128. private
129. return new HashMap<String, Operator>() { // 运算符
130. private static final long
131.             {  
132. "+", Operator.PLUS);  
133. "-", Operator.MINUS);  
134. "*", Operator.MULTIPLY);  
135. "/", Operator.DIVIDE);  
136.             }  
137.         };  
138.     }  
139.   
140. /**
141.      * 取nums的最后两个数字,operators的最后一个运算符进行运算,然后把运算结果再放到nums列表的末端
142.      * @param nums
143.      * @param operators
144.      */
145. private void
146. 1); // 第二个数字,当前队列的最后一个数字
147. 1); // 第一个数字,当前队列的最后一个数字
148. 1).compute(  
149. // 取最后一个运算符进行计算
150. // 把计算结果重新放到队列的末端
151.     }  
152.       
153. /**
154.      * 取numStack的最顶上两个数字,operStack的最顶上一个运算符进行运算,然后把运算结果再放到numStack的最顶端
155.      * @param numStack  数字栈
156.      * @param operStack 操作栈
157.      */
158. private void
159. // 弹出数字栈最顶上的数字作为运算的第二个数字
160. // 弹出数字栈最顶上的数字作为运算的第一个数字
161.         Double computeResult = operStack.pop().compute(  
162. // 弹出操作栈最顶上的运算符进行计算
163. // 把计算结果重新放到队列的末端
164.     }  
165.       
166. /**
167.      * 运算符
168.      */
169. private enum
170. /**
171.          * 加
172.          */
173.         PLUS {  
174. @Override
175. public int
176. return 1;   
177.             }  
178.   
179. @Override
180. public double compute(double num1, double
181. return
182.             }  
183.         },  
184. /**
185.          * 减
186.          */
187.         MINUS {  
188. @Override
189. public int
190. return 1;   
191.             }  
192.   
193. @Override
194. public double compute(double num1, double
195. return
196.             }  
197.         },  
198. /**
199.          * 乘
200.          */
201.         MULTIPLY {  
202. @Override
203. public int
204. return 2;   
205.             }  
206.   
207. @Override
208. public double compute(double num1, double
209. return
210.             }  
211.         },  
212. /**
213.          * 除
214.          */
215.         DIVIDE {  
216. @Override
217. public int
218. return 2;   
219.             }  
220.   
221. @Override
222. public double compute(double num1, double
223. return
224.             }  
225.         },  
226. /**
227.          * 括号
228.          */
229.         BRACKETS {  
230. @Override
231. public int
232. return 0;   
233.             }  
234.   
235. @Override
236. public double compute(double num1, double
237. return 0;   
238.             }  
239.         };  
240. /**
241.          * 对应的优先级
242.          * @return
243.          */
244. public abstract int
245.   
246. /**
247.          * 计算两个数对应的运算结果
248.          * @param num1  第一个运算数
249.          * @param num2  第二个运算数
250.          * @return
251.          */
252. public abstract double compute(double num1, double
253.     }  
254. }

标签:return,double,压栈,运算符,括号,操作符,Java,public,表达式
From: https://blog.51cto.com/u_16131764/6370064

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