代码:
package course;
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
// 完成表达式的运算
String exp = "70+20*6-4";
// 创建两个栈,一个数栈一个符号栈
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 = ' '; // 将每次扫描得到的char保存到ch
String keepNum = ""; // 用于拼接多位数
// 开始while循环的扫描exp
while(true) {
// 依次得到exp的每一个字符
ch = exp.charAt(index);
// 判断ch是什么,然后做相应的处理
if(operStack.isOper(ch)) { // 如果是运算符
// 判断当前的符号栈是否为空
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小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数
// 再从符号栈中pop出一个符号进行运算,将得到的结果入数栈,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);
// 把当前的操作符入符号栈
operStack.push(ch);
} else {
// 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符,直接入符号栈
operStack.push(ch);
}
} else {
// 如果为空直接入符号栈
operStack.push(ch);
}
} else { // 如果是数字,则直接入数栈
// numStack.push(ch - '0');
// 分析思路
// 1. 当处理多位数时,不能发现时一个数就立即入栈,因为它可能是多位数
// 2. 在处理数字时,需要向exp的表达式的index后再看一位,如果是数就继续扫描,如果是符号才入栈
// 3. 因此我们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exp的最后一位就直接入栈
if (index == exp.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
} else {
// 判断下一个字符是不是数字,如果是数字就继续扫描,如果是运算符则入栈
// 注意是看后一位,不是index++
if (operStack.isOper(exp.charAt(index+1))) {
// 如果后一位是运算符则入栈
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
// keepNum清空
keepNum = "";
}
}
}
// index + 1,并判断是否扫描到最后
index++;
if (index >= exp.length()) {
break;
}
}
// 当表达式扫描完毕时,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) {
// 如果符号栈为空,则计算到最后的结果,数栈中只有一个数字
if (operStack.isEmpty()) {
break;
} else {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res); // 入栈
}
}
// 将数栈的最后一个数字pop出就是结果
int res2 = numStack.pop();
System.out.printf("表达式 %s = %d", exp, 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,数据就放在该数组中
private int top = -1; // 栈顶
// 构造器
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
// 增加一个方法可以返回当前栈顶的值,但不是真正 的出栈
public int peek() {
return stack[top];
}
// 栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
// 栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
// 入栈
public void push(int value) {
// 先判断栈是否满
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() {
// 先判断栈是否空
if (isEmpty()) {
// 抛出异常
throw new RuntimeException("栈空,没有数据");
}
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数据
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用于存放计算的结果
switch(oper) {
case '+':
res = num1 + num2;
break;
case '-':
res = num2 - num1; // 后弹出的作为减数
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '/':
res = num2 / num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}
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