数据结构–栈实现综合计算器（中缀表达式）（Java）

博客说明

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介绍

计算一个表达式，通过栈来实现，创建两个栈，一个存储数，一个存储符号，通过栈先进后出的特点，实现表达式的计算

思路

1. 通过一个 index 值（索引），来遍历我们的表达式

2. 如果遍历是一个数字, 就直接入数栈

3. 如果遍历的是一个符号, 就分如下情况

   3.1 如果发现当前的符号栈为空，就直接入栈

   3.2 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者等于栈中的操作符， 就需要从数栈中pop出两个数,在从符号栈中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。

   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.

4. 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.

5. 最后在数栈只有一个数字，就是表达式的结果

6. 优化多位数的计算，在入数栈的时候判断下一位是数字还是符号，如果下一位是数字则作为一个数存入数栈

代码实现

package stack;

/**
 * @author guizimo
 * @date 2020/4/6 9:53 上午
 */
public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个表达式
        String expression = "26+7*2-15";
        //创建数栈和符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //计算时表达式的变量
        int index = 0;      //索引
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' ';     //存入符号到ch
        String keepNum = "";     //用于多位数的
        //循环获取expression表达式的每个字符
        while(true) {
            ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);
            if(operStack.isOper(ch)) {     //判断字符是什么
                if(!operStack.isEmpty()) {     //栈空判断
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        //获取计算的表达式
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //符号入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果优先级大，直接入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空，直接入符号栈
                    operStack.push(ch);
                }
            } else { //如果是数，入数栈
                keepNum += ch;
                //判断是否是最后一个元素
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{
                    //判断下一个元素是否是数字
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
                        //如果是运算符，入栈
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));  //转化为int类型
                        //将keepNum置空
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            //判断是否到表达式最后
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }

        //扫描完成之后，按照顺序取出数栈和符号栈的元素进行计算
        while(true) {
            //为空时得到最后的结果
            if(operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);//结果入数栈
        }
        //数栈最后一个元素就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式ʽ %s = %d", expression, res2);
    }

}


//定义一个栈
class ArrayStack2 {
    private int maxSize; // 大小
    private int[] stack;
    private int top = -1;// 栈顶

    //构造器
    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //返回当前的栈顶元素
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    //栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
    //push
    public void push(int value) {
        if(isFull()) {
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    //pop
    public int pop() {
        if(isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    //遍历
    public void list() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("栈空");
            return;
        }
        for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
        }
    }


    //符号优先级
    public int priority(int oper) {
        if(oper == '*' || oper == '/'){
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1; //无效
        }
    }
    //是否是运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }
    //计算
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0; // res 结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;//顺序
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }
}

结果

感谢

尚硅谷

以及勤劳的自己