栈实现计算器的操作

栈实现计算器的操作

使用一个栈完成计算一个表达式的结果

使用两个栈：数栈(存放数) 符号栈(存放运算符)

思路

• 通过一个index值，来遍历我们的表达式
• 如果我们发现一个数字，就直接加入到树栈中
• 如果发现扫描到的是一个符号，就分如下情况来解决，
  • 如果发现当前的符号栈就直接入栈
  • 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，则需要从数栈中pop出两个数，在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的结果，入数栈。如果当前操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈
• 当前表达式扫描完毕，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行
• 最后在数栈中只有一个数字，就是表达式的结果

图解

验证 3+2 *6 -2 = ？

• 计算结果：

package com.wiselee.stack;

/**
 * @PROJECT_NAME: DataStruct
 * @DESCRIPTION:
 * @USER: 28416
 * @DATE: 2022/11/29 16:11
 */
public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        String expression = "70+2*6-4";
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        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中
        String keepNum = "";//处理多位数
        while (true){
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            if (operStack.isOperation(ch)){
                if(!operStack.isEmpty()){
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())){
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res  = numStack.cal(num1,num2,oper);
                        numStack.push(res);//结果入数字栈
                        operStack.push(ch);//将当前符号入栈
                    }else {
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空直接入栈
                    operStack.push(ch);
                }
            }else {//如果是数，则直接入数栈
                //numStack.push(ch-48);
                //当处理多位数时， 不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多位数
                //在处理数，需要向expression的表达式的index后再看一位，如果是数字就进行扫描，如果是符号才入栈
                //3.因此我们需要定义一个变量 字符串
                keepNum += ch;
                //判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就扫描，如果是运算符，则入栈
                //如果ch 已经是expression的最后一位，就直接入栈

                if (index == expression.length()-1){
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else if (operStack.isOperation(expression.substring(index +1,index+2).charAt(0))) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                    //重要的！！！！
                    keepNum = "";
                }
            }
            //让inex +1
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }
        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(结果)
            if (operStack.isEmpty()){
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res  = numStack.cal(num1,num2,oper);
            numStack.push(res);//结果入数字栈
        }
        System.out.printf("表达式%s = %d",expression,numStack.pop());
    }
}
class ArrayStack2{
    private int maxSize;//大小
    private int [] stack;//数组 模拟栈
    private  int top = -1;//栈顶
    //构造器
    public ArrayStack2(int maxSize1){
        this.maxSize = maxSize1;
        stack = new int[maxSize];
    }
    //栈满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize -1;
    }
    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return  top == -1;
    }
    //入栈
    public void push(int value){
        if (isFull()){
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    //出栈
    public int pop(){
        if (isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    //遍历栈
    public void showList(){
        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]);
        }

    }
    //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定的，优先级使用数字表示
    //数字越大，则优先级越高
    public int priority(int oper){
        if (oper == '*' || oper == '/'){
            return 1;
        }else if (oper == '+'|| oper == '-'){
            return 0;
        }else{
            return  -1;//假设目前的表达式只有 + - * /
        }
    }
    public boolean isOperation(char val){
        return  val == '+'|| val =='-'|| val =='*'|| val == '/';
    }
    //计算方法
    public int cal(int num1,int num2, int oper){
        int res = 0;
        switch (oper){
            case '+':
                res = num1 +num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 -num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num2;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }
    //返回栈顶的值，不是真正的pop
    public int peek(){
        return stack[top];
    }

}

源码地址：https://gitee.com/lmr0226/DataStruct/blob/master/src/com/wiselee/stack/Calculator.java