棧的一個實際需求
請輸入一個表達式
計算式:[722-5+1-5+3-3] 點擊計算【如下圖】
需求圖
請問: 計算機底層是如何運算得到結(jié)果的？ 注意不是簡單的把算式列出運算,因為我們看這個算式 7 * 2 * 2 - 5, 但是計算機怎么理解這個算式的(對計算機而言传于，它接收到的就是一個字符串)沼溜，討論的是這個問題系草。-> 棧
棧的介紹
棧的英文為(stack)
1.棧是一個先入后出(FILO-First In Last Out)的有序列表。
2.棧(stack)是限制線性表中元素的插入和刪除只能在線性表的同一端進行的一種特殊線性表找都。允許插入和刪除的一端能耻，為變化的一端晓猛，稱為棧頂(Top)凡辱，另一端為固定的一端，稱為棧底(Bottom)洪燥。
3.根據(jù)棧的定義可知捧韵，最先放入棧中元素在棧底再来，最后放入的元素在棧頂客情，而刪除元素剛好相反，最后放入的元素最先刪除梭伐，最先放入的元素最后刪除
4.出棧(pop)和入棧(push)的概念(如圖所示)
棧的示意圖
棧的示意圖
棧的應(yīng)用場景
1.子程序的調(diào)用：在跳往子程序前糊识，會先將下個指令的地址存到堆棧中赂苗，直到子程序執(zhí)行完后再將地址取出，以回到原來的程序中拌滋。
2.處理遞歸調(diào)用：和子程序的調(diào)用類似，只是除了儲存下一個指令的地址外败砂，也將參數(shù)、區(qū)域變量等數(shù)據(jù)存入堆棧中坚芜。
3.表達式的轉(zhuǎn)換[中綴表達式轉(zhuǎn)后綴表達式]與求值(實際解決)斜姥。
4.二叉樹的遍歷铸敏。
5.圖形的深度優(yōu)先(depth一first)搜索法缚忧。
棧的快速入門
用數(shù)組模擬棧的使用，由于棧是一種有序列表搞坝，當然可以使用數(shù)組的結(jié)構(gòu)來儲存棧的數(shù)據(jù)內(nèi)容搔谴，下面用數(shù)組模擬棧的出棧，入棧等操作桩撮。
實現(xiàn)思路分析,并畫出示意圖
棧的示意圖
使用數(shù)組模擬棧
package cn.icanci.datastructure.stack;
import sun.nio.cs.FastCharsetProvider;
import java.util.Scanner;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.stack
* @Date: Created in 2020/3/2 13:04
* @ClassAction: 使用數(shù)組來模擬棧
*/
public class ArrayStackDemo {
public static void main(String[] args) {
//測試
//先創(chuàng)建一個ArrayStack
ArrayStack arrayStack = new ArrayStack(5);
String key = "";
boolean loop = true;
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (loop) {
System.out.println();
System.out.println("show:表示顯示棧");
System.out.println("exit:表示退出程序");
System.out.println("push:表示入站");
System.out.println("pop:表示出戰(zhàn)");
key = sc.nextLine();
switch (key) {
case "show":
arrayStack.list();
break;
case "exit":
loop = false;
System.out.println("退出");
break;
case "push":
System.out.print("請輸入一個數(shù)字:");
int value = sc.nextInt();
arrayStack.push(value);
break;
case "pop":
System.out.println(arrayStack.pop());
break;
default:
break;
}
}
}
}
//定義一個ArrayStack模擬戰(zhàn)
class ArrayStack {
//棧的大小
private int maxSize;
//數(shù)組模擬棧
private int[] stack;
//top表示棧頂 初始話為-1
private int top = -1;
//構(gòu)造器
public ArrayStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[maxSize];
}
//棧滿了
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//椂氐冢空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入站
public void push(int value) {
//判斷棧滿
if (isFull()) {
System.out.println("棧滿");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
//出棧
public int pop() {
//判斷棧空
if (isEmpty()) {
System.out.println("椀炅浚空");
throw new RuntimeException("椢吖空");
}
return stack[top--];
}
//遍歷棧
public void list() {
if (isEmpty()) {
System.out.println("棧空");
return;
}
for (int i = top; i >= 0; i--) {
System.out.println("stack[" + i + "]:" + stack[i]);
}
}
}
使用棧實現(xiàn)綜合計算器
使用棧來實現(xiàn)綜合計算器-自定義優(yōu)先級[priority]
使用棧來實現(xiàn)
簡化思路:
3+26-2
30+26-2
722-5+1-5+3-4
思路
使用棧完成表達式的計算 思路
- 通過一個 index 值（索引）融师，來遍歷我們的表達式
- 如果我們發(fā)現(xiàn)是一個數(shù)字, 就直接入數(shù)棧
- 如果發(fā)現(xiàn)掃描到是一個符號, 就分如下情況
3.1 如果發(fā)現(xiàn)當前的符號棧為 空舀射，就直接入棧
3.2 如果符號棧有操作符脆烟，就進行比較,如果當前的操作符的優(yōu)先級小于或者等于棧中的操作符驼抹， 就需要從數(shù)棧中pop出兩個數(shù),在從符號棧中pop出一個符號，進行運算明也，將得到結(jié)果安岂，入數(shù)棧咙边，然后將當前的操作符入符號棧， 如果當前的操作符的優(yōu)先級大于棧中的操作符市殷， 就直接入符號棧.- 當表達式掃描完畢，就順序的從 數(shù)棧和符號棧中pop出相應(yīng)的數(shù)和符號音羞，并運行.
- 最后在數(shù)棧只有一個數(shù)字，就是表達式的結(jié)果
驗證： 3+2*6-2 = 13
package cn.icanci.datastructure.stack;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.stack
* @Date: Created in 2020/3/2 18:14
* @ClassAction: 計算器的棧實現(xiàn)
*/
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4"; // 15//如何處理多位數(shù)的問題翠语？
//創(chuàng)建兩個棧制圈，數(shù)棧慧库，一個符號棧
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
//定義需要的相關(guān)變量
int index = 0;//用于掃描
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int oper = 0;
int res = 0;
char ch = ' '; //將每次掃描得到char保存到ch
String keepNum = ""; //用于拼接 多位數(shù)
//開始while循環(huán)的掃描expression
while(true) {
//依次得到expression 的每一個字符
ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);
//判斷ch是什么，然后做相應(yīng)的處理
if(operStack.isOper(ch)) {//如果是運算符
//判斷當前的符號棧是否為空
if(!operStack.isEmpty()) {
//如果符號棧有操作符，就進行比較,如果當前的操作符的優(yōu)先級小于或者等于棧中的操作符,就需要從數(shù)棧中pop出兩個數(shù),
//在從符號棧中pop出一個符號济舆，進行運算滋觉，將得到結(jié)果椎侠，入數(shù)棧丐吓，然后將當前的操作符入符號棧
if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
//把運算的結(jié)果如數(shù)棧
numStack.push(res);
//然后將當前的操作符入符號棧
operStack.push(ch);
} else {
//如果當前的操作符的優(yōu)先級大于棧中的操作符， 就直接入符號棧.
operStack.push(ch);
}
}else {
//如果為空直接入符號棧..
operStack.push(ch); // 1 + 3
}
} else { //如果是數(shù)比被，則直接入數(shù)棧
//numStack.push(ch - 48); //? "1+3" '1' => 1
//分析思路
//1. 當處理多位數(shù)時，不能發(fā)現(xiàn)是一個數(shù)就立即入棧，因為他可能是多位數(shù)
//2. 在處理數(shù)噪裕，需要向expression的表達式的index 后再看一位,如果是數(shù)就進行掃描，如果是符號才入棧
//3. 因此我們需要定義一個變量 字符串，用于拼接
//處理多位數(shù)
keepNum += ch;
//如果ch已經(jīng)是expression的最后一位兵志，就直接入棧
if (index == expression.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
}else{
//判斷下一個字符是不是數(shù)字钉寝，如果是數(shù)字，就繼續(xù)掃描逮走，如果是運算符，則入棧
//注意是看后一位墓臭，不是index++
if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
//如果后一位是運算符妖谴，則入棧 keepNum = "1" 或者 "123"
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
//重要的!!!!!!, keepNum清空
keepNum = "";
}
}
}
//讓index + 1, 并判斷是否掃描到expression最后.
index++;
if (index >= expression.length()) {
break;
}
}
//當表達式掃描完畢，就順序的從 數(shù)棧和符號棧中pop出相應(yīng)的數(shù)和符號嗡载，并運行.
while(true) {
//如果符號棧為空窑多，則計算到最后的結(jié)果, 數(shù)棧中只有一個數(shù)字【結(jié)果】
if(operStack.isEmpty()) {
break;
}
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);//入棧
}
//將數(shù)棧的最后數(shù)铲掐，pop出迹炼，就是結(jié)果
int res2 = numStack.pop();
System.out.printf("表達式 %s = %d", expression, res2);
}
}
//先創(chuàng)建一個棧,直接使用前面創(chuàng)建好
//定義一個 ArrayStack2 表示棧, 需要擴展功能
class ArrayStack2 {
private int maxSize; // 棧的大小
private int[] stack; // 數(shù)組，數(shù)組模擬棧斯入，數(shù)據(jù)就放在該數(shù)組
private int top = -1;// top表示棧頂刻两，初始化為-1
//構(gòu)造器
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
//增加一個方法户誓，可以返回當前棧頂?shù)闹? 但是不是真正的pop
public int peek() {
return stack[top];
}
//棧滿
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//椀刻叮空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入棧-push
public void push(int value) {
//先判斷棧是否滿
if(isFull()) {
System.out.println("棧滿");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
//出棧-pop, 將棧頂?shù)臄?shù)據(jù)返回
public int pop() {
//先判斷棧是否空
if(isEmpty()) {
//拋出異常
throw new RuntimeException("椓⒃遥空倔幼，沒有數(shù)據(jù)~");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
//顯示棧的情況[遍歷棧]， 遍歷時爽待，需要從棧頂開始顯示數(shù)據(jù)
public void list() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("椝鹜空，沒有數(shù)據(jù)~~");
return;
}
//需要從棧頂開始顯示數(shù)據(jù)
for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
//返回運算符的優(yōu)先級鸟款，優(yōu)先級是程序員來確定, 優(yōu)先級使用數(shù)字表示
//數(shù)字越大膏燃，則優(yōu)先級就越高.
public int priority(int oper) {
if(oper == '*' || oper == '/'){
return 1;
} else if (oper == '+' || oper == '-') {
return 0;
} else {
return -1; // 假定目前的表達式只有 +, - , * , /
}
}
//判斷是不是一個運算符
public boolean isOper(char val) {
return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
}
//計算方法
public int cal(int num1, int num2, int oper) {
int res = 0; // res 用于存放計算的結(jié)果
switch (oper) {
case '+':
res = num1 + num2;
break;
case '-':
res = num2 - num1;// 注意順序
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '/':
res = num2 / num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}
三種表達式(前綴 中綴 后綴)
前綴表達式(波蘭表達式)
前綴表達式又稱波蘭式，前綴表達式的運算符位于操作數(shù)之前
舉例說明： (3+4)×5-6 對應(yīng)的前綴表達式就是 - × + 3 4 5 6
前綴表達式的計算機求值
從右至左掃描表達式何什，遇到數(shù)字時组哩，將數(shù)字壓入堆棧，遇到運算符時处渣，彈出棧頂?shù)膬蓚€數(shù)伶贰，用運算符對它們做相應(yīng)的計算（棧頂元素 和 次頂元素），并將結(jié)果入棧罐栈；重復(fù)上述過程直到表達式最左端黍衙，最后運算得出的值即為表達式的結(jié)果
例如: (3+4)×5-6 對應(yīng)的前綴表達式就是 - × + 3 4 5 6 , 針對前綴表達式求值步驟如下:
從右至左掃描，將6悠瞬、5们豌、4、3壓入堆棧
遇到+運算符浅妆，因此彈出3和4（3為棧頂元素，4為次頂元素）障癌，計算出3+4的值凌外，得7，再將7入棧
接下來是×運算符涛浙，因此彈出7和5康辑，計算出7×5=35摄欲，將35入棧
最后是-運算符，計算出35-6的值疮薇，即29胸墙，由此得出最終結(jié)果
中綴表達式
中綴表達式就是常見的運算表達式，如(3+4)×5-6
中綴表達式的求值是我們?nèi)俗钍煜さ陌粗洌菍τ嬎銠C來說卻不好操作(前面我們講的案例就能看的這個問題)迟隅，因此，在計算結(jié)果時励七，往往會將中綴表達式轉(zhuǎn)成其它表達式來操作(一般轉(zhuǎn)成后綴表達式.)
后綴表達式
后綴表達式又稱逆波蘭表達式,與前綴表達式相似智袭，只是運算符位于操作數(shù)之后
中舉例說明： (3+4)×5-6 對應(yīng)的后綴表達式就是 3 4 + 5 × 6 –
再比如:
后綴表達式
后綴表達式的計算機求值
從左至右掃描表達式，遇到數(shù)字時掠抬，將數(shù)字壓入堆棧吼野，遇到運算符時，彈出棧頂?shù)膬蓚€數(shù)两波，用運算符對它們做相應(yīng)的計算（次頂元素 和 棧頂元素）瞳步，并將結(jié)果入棧；重復(fù)上述過程直到表達式最右端腰奋，最后運算得出的值即為表達式的結(jié)果
例如: (3+4)×5-6 對應(yīng)的后綴表達式就是 3 4 + 5 × 6 - , 針對后綴表達式求值步驟如下:
從左至右掃描单起，將3和4壓入堆棧；
遇到+運算符氛堕，因此彈出4和3（4為棧頂元素馏臭，3為次頂元素），計算出3+4的值讼稚，得7括儒，再將7入棧；
將5入棧锐想；
接下來是×運算符帮寻，因此彈出5和7，計算出7×5=35赠摇，將35入棧固逗；
將6入棧；
最后是-運算符藕帜，計算出35-6的值烫罩，即29，由此得出最終結(jié)果
完成一個逆波蘭計算器洽故，要求完成如下任務(wù):
輸入一個逆波蘭表達式(后綴表達式)贝攒，使用棧(Stack), 計算其結(jié)果
支持小括號和多位數(shù)整數(shù)，因為這里主要講的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)时甚，因此計算器進行簡化隘弊，只支持對整數(shù)的計算哈踱。
代碼完成
package cn.icanci.datastructure.stack;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.stack
* @Date: Created in 2020/3/2 19:52
* @ClassAction: 逆波蘭表達式
*/
public class PolandNotation {
public static void main(String[] args) {
//先定義一個逆波蘭表達式
// (3+4)x5-6 => 3 4 + 5 * 6 -
String suffixExpresion = "38 4 + 5 * 6 - ";
//思路
//1.先將 suffixExpresion 放在 ArrayList中
//2.將ArrayList 傳遞一個方法 配合棧完成運算
List<String> listString = getListString(suffixExpresion);
System.out.println(listString);
int val = calculate(listString);
System.out.println(val);
}
//將一個后綴 (逆波蘭) 表達式 放在一個ArrayList中
public static List<String> getListString(String suffixExpresion) {
//將 suffixExpresion 分隔
String[] s = suffixExpresion.split(" ");
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (String ele : s) {
list.add(ele);
}
return list;
}
//完成對逆波蘭表達式的計算
public static int calculate(List<String> list) {
//創(chuàng)建棧 只需要一個棧
Stack<String> stack = new Stack<>();
//遍歷
for (String ele : list) {
//使用正則表達式
if (ele.matches("\\d+")) {
//如果匹配的是數(shù)字
//入站
stack.push(ele);
} else {
int res = 0;
//pop 數(shù)運算
int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
if (ele.equals("+")) {
res = num2 + num1;
} else if (ele.equals("-")) {
res = num1 - num2;
} else if (ele.equals("*")) {
res = num1 * num2;
} else if (ele.equals("/")) {
res = num1 / num2;
} else {
System.out.println("數(shù)據(jù)輸入錯誤");
}
stack.push(res + "");
}
}
//返回最有一個
return Integer.parseInt(stack.pop());
}
}
中綴表達式轉(zhuǎn)換為后綴表達式
后綴表達式適合計算式進行運算，但是人卻不太容易寫出來梨熙，尤其是表達式很長的情況下开镣，因此在開發(fā)中，我們需要將 中綴表達式轉(zhuǎn)成后綴表達式咽扇。
具體步驟如下:
初始化兩個棧：運算符棧s1和儲存中間結(jié)果的棧s2邪财；
從左至右掃描中綴表達式；
遇到操作數(shù)時肌割，將其壓s2卧蜓；
遇到運算符時，比較其與s1棧頂運算符的優(yōu)先級：
如果s1為空把敞，或棧頂運算符為左括號“(”弥奸，則直接將此運算符入棧；
否則奋早，若優(yōu)先級比棧頂運算符的高盛霎，也將運算符壓入s1；
否則耽装，將s1棧頂?shù)倪\算符彈出并壓入到s2中愤炸，再次轉(zhuǎn)到(4-1)與s1中新的棧頂運算符相比較；
中綴表達式 1 + ( ( 2 + 3 )× 4) - 5 =》 后綴表達式
將 s2 出棧 - 5 + * 4 + 3 2 1 => 1 2 3 + 4 * + 5 -
- 初始化兩個棧：運算符棧s1和儲存中間結(jié)果的棧s2掉奄；
- 從左至右掃描中綴表達式规个；
- 遇到操作數(shù)時，將其壓s2姓建；
- 遇到運算符時诞仓，比較其與s1棧頂運算符的優(yōu)先級：
1.如果s1為空，或棧頂運算符為左括號“(”速兔，則直接將此運算符入棧墅拭；
2.否則，若優(yōu)先級比棧頂運算符的高涣狗，也將運算符壓入s1谍婉；
3.否則，將s1棧頂?shù)倪\算符彈出并壓入到s2中镀钓，再次轉(zhuǎn)到(4.1)與s1中新的棧頂運算符相比較穗熬；- 遇到括號時：(1) 如果是左括號“(”，則直接壓入s1 (2) 如果是右括號“)”丁溅，則依次彈出s1棧頂?shù)倪\算符死陆，并壓入s2，直到遇到左括號為止唧瘾，此時將這一對括號丟棄
- 重復(fù)步驟2至5措译，直到表達式的最右邊
- 將s1中剩余的運算符依次彈出并壓入s2
依次彈出s2中的元素并輸出，結(jié)果的逆序即為中綴表達式對應(yīng)的后綴表達式
圖解
代碼實現(xiàn)
把中綴表達式轉(zhuǎn)換為后綴表達式
public static List<String> toInfixExpressionList(String expression) {
//定義一個List
List<String> list = new ArrayList<String>();
//遍歷字符串
int i = 0;
//對多位數(shù)的拼接
String str;
//每次遍歷一個字符 就放到c中
char c;
do {
//如果是非數(shù)字
if ((c = expression.charAt(i)) < 48 || (c = expression.charAt(i)) > 57) {
list.add(String.valueOf(c));
i++;
} else {
//如果是一個數(shù) 需要考慮多位數(shù)
str = "";
while (i < expression.length() && (c = expression.charAt(i)) >= 48 && (c = expression.charAt(i)) <= 57) {
str = str + c;
i++;
}
list.add(str);
}
} while (i < expression.length());
return list;
}
public static List<String> parseList(List<String> list) {
//初始化棧
Stack<String> s1 = new Stack<>();
//因為s2沒有pop操作 比較麻煩 此時使用 List操作
//Stack<String> s2 = new Stack<>();
List<String> s2 = new ArrayList<> ();
//遍歷list
for (String ss : list){
//如果是一個數(shù) 入棧
if (ss.matches("\\d+")){
s2.add(ss);
}else if (ss.equals("(")){
s1.push(ss);
}else if (ss.equals(")")){
while (!s1.peek().equals("(")){
s2.add(s1.pop());
}
s1.pop();
}else {
//當s1棧
while (s1.size()!=0&&Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(ss)){
s2.add(s1.pop());
}
//還需要加入 ss 到棧
s1.push(ss);
}
}
while (s1.size()!=0){
s2.add(s1.pop());
}
return s2;
}
完整代碼
package cn.icanci.datastructure.stack;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.stack
* @Date: Created in 2020/3/2 19:52
* @ClassAction: 逆波蘭表達式
*/
public class PolandNotation {
public static void main(String[] args) {
//1.(3+4)x5-6 => 3 4 + 5 * 6 -
//2.直接對str掃描 不方便 因此需要小轉(zhuǎn)出 中綴的 list
String exptession = "1+((2+3)*4)-5";
List<String> toInfixExpr = toInfixExpressionList(exptession);
System.out.println(toInfixExpr);
List<String> suffixExpresion = parseList(toInfixExpr);
int val = calculate(suffixExpresion);
System.out.println(val);
}
//將中綴表達式占城為對應(yīng)的List
public static List<String> toInfixExpressionList(String expression) {
//定義一個List
List<String> list = new ArrayList<String>();
//遍歷字符串
int i = 0;
//對多位數(shù)的拼接
String str;
//每次遍歷一個字符 就放到c中
char c;
do {
//如果是非數(shù)字
if ((c = expression.charAt(i)) < 48 || (c = expression.charAt(i)) > 57) {
list.add(String.valueOf(c));
i++;
} else {
//如果是一個數(shù) 需要考慮多位數(shù)
str = "";
while (i < expression.length() && (c = expression.charAt(i)) >= 48 && (c = expression.charAt(i)) <= 57) {
str = str + c;
i++;
}
list.add(str);
}
} while (i < expression.length());
return list;
}
public static List<String> parseList(List<String> list) {
//初始化棧
Stack<String> s1 = new Stack<>();
//因為s2沒有pop操作 比較麻煩 此時使用 List操作
//Stack<String> s2 = new Stack<>();
List<String> s2 = new ArrayList<> ();
//遍歷list
for (String ss : list){
//如果是一個數(shù) 入棧
if (ss.matches("\\d+")){
s2.add(ss);
}else if (ss.equals("(")){
s1.push(ss);
}else if (ss.equals(")")){
while (!s1.peek().equals("(")){
s2.add(s1.pop());
}
s1.pop();
}else {
//當s1棧
while (s1.size()!=0&&Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(ss)){
s2.add(s1.pop());
}
//還需要加入 ss 到棧
s1.push(ss);
}
}
while (s1.size()!=0){
s2.add(s1.pop());
}
return s2;
}
//將一個后綴 (逆波蘭) 表達式 放在一個ArrayList中
public static List<String> getListString(String suffixExpresion) {
//將 suffixExpresion 分隔
String[] s = suffixExpresion.split(" ");
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (String ele : s) {
list.add(ele);
}
return list;
}
//完成對逆波蘭表達式的計算
public static int calculate(List<String> list) {
//創(chuàng)建棧 只需要一個棧
Stack<String> stack = new Stack<>();
//遍歷
for (String ele : list) {
//使用正則表達式
if (ele.matches("\\d+")) {
//如果匹配的是數(shù)字
//入站
stack.push(ele);
} else {
int res = 0;
//pop 數(shù)運算
int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
if (ele.equals("+")) {
res = num2 + num1;
} else if (ele.equals("-")) {
res = num1 - num2;
} else if (ele.equals("*")) {
res = num1 * num2;
} else if (ele.equals("/")) {
res = num1 / num2;
} else {
System.out.println("數(shù)據(jù)輸入錯誤");
}
stack.push(res + "");
}
}
//返回最有一個
return Integer.parseInt(stack.pop());
}
}
//編寫一個類
class Operation{
private static int ADD = 1;
private static int SUB = 1;
private static int MUL = 2;
private static int DIV = 2;
public static int getValue(String operation){
int result = 0;
switch (operation){
case "+":
result = ADD;
break;
case "-":
result = SUB;
break;
case "*":
result = MUL;
break;
case "/":
result = DIV;
break;
default:
System.out.println("找不到的元算符");
break;
}
return result;
}
}
逆波蘭表達式計算器完整班
完整版的逆波蘭計算器饰序，功能包括
支持 + - * / ( )
多位數(shù)领虹，支持小數(shù),
兼容處理, 過濾任何空白字符，包括空格求豫、制表符塌衰、換頁符
逆波蘭計算器完整版考慮的因素較多，下面給出完整版代碼供同學(xué)們學(xué)習(xí)蝠嘉，其基本思路和前面一樣最疆，也是使用到：中綴表達式轉(zhuǎn)后綴表達式。
代碼實現(xiàn)
package cn.icanci.datastructure.stack;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
import java.util.regex.Pattern;
/**
* @Author: icanci
* @ProjectName: AlgorithmAndDataStructure
* @PackageName: cn.icanci.datastructure.stack
* @Date: Created in 2020/3/2 21:55
* @ClassAction:
*/
public class ReversePolishMultiCalc {
/**
* 匹配 + - * / ( ) 運算符
*/
static final String SYMBOL = "\\+|-|\\*|/|\\(|\\)";
static final String LEFT = "(";
static final String RIGHT = ")";
static final String ADD = "+";
static final String MINUS= "-";
static final String TIMES = "*";
static final String DIVISION = "/";
/**
* 加減 + -
*/
static final int LEVEL_01 = 1;
/**
* 乘除 * /
*/
static final int LEVEL_02 = 2;
/**
* 括號
*/
static final int LEVEL_HIGH = Integer.MAX_VALUE;
static Stack<String> stack = new Stack<>();
static List<String> data = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
/**
* 去除所有空白符
* @param s
* @return
*/
public static String replaceAllBlank(String s ){
// \\s+ 匹配任何空白字符蚤告，包括空格努酸、制表符、換頁符等等, 等價于[ \f\n\r\t\v]
return s.replaceAll("\\s+","");
}
/**
* 判斷是不是數(shù)字 int double long float
* @param s
* @return
*/
public static boolean isNumber(String s){
Pattern pattern = Pattern.compile("^[-\\+]?[.\\d]*$");
return pattern.matcher(s).matches();
}
/**
* 判斷是不是運算符
* @param s
* @return
*/
public static boolean isSymbol(String s){
return s.matches(SYMBOL);
}
/**
* 匹配運算等級
* @param s
* @return
*/
public static int calcLevel(String s){
if("+".equals(s) || "-".equals(s)){
return LEVEL_01;
} else if("*".equals(s) || "/".equals(s)){
return LEVEL_02;
}
return LEVEL_HIGH;
}
/**
* 匹配
* @param s
* @throws Exception
*/
public static List<String> doMatch (String s) throws Exception{
if(s == null || "".equals(s.trim())) throw new RuntimeException("data is empty");
if(!isNumber(s.charAt(0)+"")) throw new RuntimeException("data illeagle,start not with a number");
s = replaceAllBlank(s);
String each;
int start = 0;
for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
if(isSymbol(s.charAt(i)+"")){
each = s.charAt(i)+"";
//棧為空杜恰，(操作符获诈，或者 操作符優(yōu)先級大于棧頂優(yōu)先級 && 操作符優(yōu)先級不是( )的優(yōu)先級 及是 ) 不能直接入棧
if(stack.isEmpty() || LEFT.equals(each)
|| ((calcLevel(each) > calcLevel(stack.peek())) && calcLevel(each) < LEVEL_HIGH)){
stack.push(each);
}else if( !stack.isEmpty() && calcLevel(each) <= calcLevel(stack.peek())){
//棧非空，操作符優(yōu)先級小于等于棧頂優(yōu)先級時出棧入列心褐，直到棧為空舔涎，或者遇到了(，最后操作符入棧
while (!stack.isEmpty() && calcLevel(each) <= calcLevel(stack.peek()) ){
if(calcLevel(stack.peek()) == LEVEL_HIGH){
break;
}
data.add(stack.pop());
}
stack.push(each);
}else if(RIGHT.equals(each)){
// ) 操作符逗爹，依次出棧入列直到空椡鱿樱或者遇到了第一個)操作符，此時)出棧
while (!stack.isEmpty() && LEVEL_HIGH >= calcLevel(stack.peek())){
if(LEVEL_HIGH == calcLevel(stack.peek())){
stack.pop();
break;
}
data.add(stack.pop());
}
}
start = i ; //前一個運算符的位置
}else if( i == s.length()-1 || isSymbol(s.charAt(i+1)+"") ){
each = start == 0 ? s.substring(start,i+1) : s.substring(start+1,i+1);
if(isNumber(each)) {
data.add(each);
continue;
}
throw new RuntimeException("data not match number");
}
}
//如果棧里還有元素掘而，此時元素需要依次出棧入列挟冠，可以想象棧里剩下棧頂為/，棧底為+镣屹，應(yīng)該依次出棧入列圃郊，可以直接翻轉(zhuǎn)整個stack 添加到隊列
Collections.reverse(stack);
data.addAll(new ArrayList<>(stack));
System.out.println(data);
return data;
}
/**
* 算出結(jié)果
* @param list
* @return
*/
public static Double doCalc(List<String> list){
Double d = 0d;
if(list == null || list.isEmpty()){
return null;
}
if (list.size() == 1){
System.out.println(list);
d = Double.valueOf(list.get(0));
return d;
}
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
list1.add(list.get(i));
if(isSymbol(list.get(i))){
Double d1 = doTheMath(list.get(i - 2), list.get(i - 1), list.get(i));
list1.remove(i);
list1.remove(i-1);
list1.set(i-2,d1+"");
list1.addAll(list.subList(i+1,list.size()));
break;
}
}
doCalc(list1);
return d;
}
/**
* 運算
* @param s1
* @param s2
* @param symbol
* @return
*/
public static Double doTheMath(String s1,String s2,String symbol){
Double result ;
switch (symbol){
case ADD : result = Double.valueOf(s1) + Double.valueOf(s2); break;
case MINUS : result = Double.valueOf(s1) - Double.valueOf(s2); break;
case TIMES : result = Double.valueOf(s1) * Double.valueOf(s2); break;
case DIVISION : result = Double.valueOf(s1) / Double.valueOf(s2); break;
default : result = null;
}
return result;
}
public static void main(String[] args) {
//String math = "9+(3-1)*3+10/2";
String math = "12.8 + (2 - 3.55)*4+10/5.0";
try {
doCalc(doMatch(math));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
