栈实现计算器

思路

1. 建立两个栈，一个数栈numStack存放数字，符号栈operStack存放运算符
2. 通过index，来遍历我们表达式
3. 如果发现是一个数字，直接进数栈
4. 如果扫描是符号，分一下情况
   1. 如果当前的符号栈为空，直接入符号栈
   2. 如果符号栈有运算符，就进行比较，
      1. 如果当前操作符的优先级小于或等于栈中的操作符，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，将得到的结果，入数栈。将当前操作符入符号栈
      2. 如果当前操作符的优先级大于栈中操作符，就直接入符号栈
5. 当表达式扫描完毕，就顺序从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行。
6. 最后数栈中只有一个数字，就是表达式的结果

代码实现

package com.stack;

public class Calculator {

	public static void main(String[] args) {
		// 测试
		String expression = "3+2*6-2";
		ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(20); // 数字栈
		ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(20); // 符号栈
		// 定义相关变量
		int index = 0;// 定义索引
		int num1 = 0, num2 = 0;
		int oper = 0, res = 0;
		char ch = ' ';// 每次扫描得到的char保存到ch
		// 开始循环扫描expression
		while (true) {
			// 依次得到expression的每一个字符
			ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
			// 判断ch是什么，做相应处理
			if (operStack.isOper(ch)) {// 如果是运算符
				// 判断当前符号栈是否为空
				if (!operStack.isEmpty()) {
					// 如果符号栈有运算符，就进行比较
					// 1.如果当前操作符的优先级小于或等于栈中的操作符，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，将得到的结果，入数栈。将当前操作符入符号栈
					if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
						num1 = numStack.pop();
						num2 = numStack.pop();
						oper = operStack.pop();
						res = numStack.cal(num1, num2, oper);
						// 把运算结果入数栈
						numStack.push(res);
						// 把当前操作符入符号栈
						operStack.push(ch);
					} else {// 2.如果当前操作符的优先级大于栈中操作符，就直接入符号栈
						operStack.push(ch);
					}
				} else {// 如果当前的符号栈为空，直接入符号栈
					operStack.push(ch);
				}
			} else {// 如果是数，则直接入数栈
				numStack.push(ch - 48); // 字符1的ASCII码值为49
			}
			// 让index+1，并判断是否扫描到expression最后
			index++;
			if (index >= expression.length()) {
				break;
			}
		}
		// 表达式扫描完毕，数栈中最后只有一个数字，就是表达式的结果
		while (true) {
			// 若符号栈为空，则计算最后的结果，数栈中只有一个数字
			if (operStack.isEmpty()) {
				break;
			}
			num1 = numStack.pop();
			num2 = numStack.pop();
			oper = operStack.pop();
			res = numStack.cal(num1, num2, oper);
			numStack.push(res);
		}
		// 将数栈最后数pop出
		System.out.printf("表达式%s = %d", expression, numStack.pop());
	}

}

//先创建一个栈
class ArrayStack2 {
	private int maxSize; // 栈的大小
	private int[] stack; // 数组模拟栈，数据就放在该数组中
	private int top = -1; // 栈顶，初始化-1

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

	// 判断栈满
	public boolean isFull() {
		return top == maxSize - 1;
	}

	// 判断栈空
	public boolean isEmpty() {
		return top == -1;
	}

	// 入栈 push
	public void push(int value) {
		if (isFull()) {
			System.out.println("栈满");
			return;
		}
		top++;
		stack[top] = value;
	}

	// 出栈 pop
	public int pop() {
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("栈空,没有数据");
		}
		int value = stack[top];
		top--;
		return value;
	}

	// 显示栈（遍历），从栈顶开始显示
	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 + 1, stack[i]);
		}
	}

	// 显示栈顶元素，不是出栈
	public int peek() {
		return stack[top];
	}

	// 返回运算符的优先级
	public int priority(int oper) {
		if (oper == '*' || oper == '/') {
			return 1;
		} else if (oper == '+' || oper == '-') {
			return 0;
		} else {
			return -1;
		}
	}

	// 判断是不是运算符
	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;
		switch (oper) {
		case '+':
			res = num1 + num2;
			break;
		case '-':
			res = num2 - num1;
			break;
		case '*':
			res = num1 * num2;
			break;
		case '/':
			res = num2 / num1;
			break;
		default:
			break;
		}
		return res;
	}

}

多位数

但表达式中有多位数时，如：30+2*6-2。结果等于10错误。此时：

1. 在处理多位数时，不能发现是数立即入栈，
2. 需要看index的下一位，如果是数就继续扫描，如果是符号才入栈
3. 需要定义一个字符串变量KeepNum，用于拼接

代码实现

上一段代码41行修改

        String KeepNum = "";// 用于拼接多位数
		// 开始循环扫描expression
		while (true) {
			// 依次得到expression的每一个字符
			ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
			// 判断ch是什么，做相应处理
			if (operStack.isOper(ch)) {// 如果是运算符
				// 判断当前符号栈是否为空
				if (!operStack.isEmpty()) {
					// 如果符号栈有运算符，就进行比较
					// 1.如果当前操作符的优先级小于或等于栈中的操作符，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，将得到的结果，入数栈。将当前操作符入符号栈
					if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
						num1 = numStack.pop();
						num2 = numStack.pop();
						oper = operStack.pop();
						res = numStack.cal(num1, num2, oper);
						// 把运算结果入数栈
						numStack.push(res);
						// 把当前操作符入符号栈
						operStack.push(ch);
					} else {// 2.如果当前操作符的优先级大于栈中操作符，就直接入符号栈
						operStack.push(ch);
					}
				} else {// 如果当前的符号栈为空，直接入符号栈
					operStack.push(ch);
				}
			} else {// 如果是数，则直接入数栈
//				numStack.push(ch - 48); // 字符1的ASCII码值为49
				// 如果是多位数
				// 1.在处理多位数时，不能发现是数立即入栈，
				// 2.需要看index的下一位，如果是数就继续扫描，如果是符号才入栈
				// 3.需要定义一个字符串变量KeepNum，用于拼接

				// 处理多位数
				KeepNum += ch;

				// 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 {
					// 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
					if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
						// 如果后一位是运算符，则入栈
						numStack.push(Integer.parseInt(KeepNum));
						// 重要！！！！清空keepNum
						KeepNum = "";
					}
				}

			}
			// 让index+1，并判断是否扫描到expression最后
			index++;
			if (index >= expression.length()) {
				break;
			}
		}