栈的应用计算器(中缀表达式)练习

博客介绍了使用栈实现计算器的方法。计算器需两个栈,数字栈存数字,符号栈存运算符。从左往右扫描,按运算符优先级进行数字和符号的入栈、出栈及运算操作,最终得出计算结果。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

创建与运算符有关的类

public class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;
    //写一个方法,返回对应的优先级数字
    public static int getValue(char operation){
        int result = 0;
        switch (operation){
            case '+':
                result = ADD;
                break;
            case '-':
                result = SUB;
                break;
            case '*':
                result = MUL;
                break;
            case '/':
                result = DIV;
                break;
            default:
                break;
        }
        return result;
    }
    //判断是不是运算符
    public static boolean isOperation(char ch){
        return ch == '+' || ch == '-' || ch == '/' || ch == '*';
    }
    //计算
    public static int calculate(int num1, int num2, char operation){
        int result = 0;
        switch (operation){
            case '+':
                result = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                result = num1 - num2;
                break;
            case '*':
                result = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                result = num1 / num2;
            default:
                break;
        }
        return result;
    }
}

计算器

计算器需要使用两个栈,一个数字栈存放数字,一个符号栈存放运算符
在这里插入图片描述
从左往右扫描,第一个为3,是数字就压入数字栈,接下来扫描第二个,为运算符+,但是此时符号栈为空,所以直接将运算符压入栈中
在这里插入图片描述
继续扫描遇到数字3,直接压入数字栈,继续扫描,遇到运算符*,这个运算符的优先级高于符号栈栈顶符号+运算符,所以也直接压入符号栈,继续扫描
在这里插入图片描述
此时遇到数字4,继续扫描,遇到运算符-,优先级小于此时符号栈栈顶元素*,应该将数字栈的栈顶和栈顶前一个数字出栈,符号栈的栈顶符号进行运算,将计算的结果加入数字栈中,同时将当前扫描的运算符压入符号栈中
在这里插入图片描述

继续扫描,扫描到最后一个数字7,压入数字栈中,扫描结束,最后进行计算
在这里插入图片描述
每次计算都是将数字栈的栈顶两个数字出栈,符号栈的栈顶运算符出栈进行计算,计算结果都继续压入数字栈,直到符号栈中没有了运算符,数字栈中只剩一个数字就是最后的计算结果
在这里插入图片描述

public static void calculator(String expression){
        Stack<Integer> numStack = new Stack<>();   //用来存放数字的栈
        Stack<Character> operStack = new Stack<>();  //用来存放运算符的栈
        int index = 0;   //索引,指针
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int result = 0;
        char operator = 0;
        char ch = ' ';  //将扫描的字符存在这里
        String keepNum = "";   //用来拼接数字
        while(true){
            ch = expression.charAt(index);
            if(Operation.isOperation(ch)){   //如果是运算符
                if(operStack.isEmpty()){     //如果栈此时为空,直接入栈
                    operStack.push(ch);
                }else{
                    if(Operation.getValue(ch) <= Operation.getValue(operStack.peek())){   //如果当前运算符的优先级小于或者等于符号栈栈顶运算符
                        num2 = numStack.pop();  //弹出栈顶两个元素,进行运算
                        num1 = numStack.pop();
                        operator = operStack.pop();
                        result = Operation.calculate(num1, num2, operator);
                        //把运算结果入栈
                        numStack.push(result);
                        //当前运算符入栈
                        operStack.push(ch);
                    }else{ //如果当前运算符的优先级大于符号栈栈顶符号优先级
                        //直接入栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                }
            }else{   //如果是数,继续入栈
                keepNum += ch;
                //如果ch是最后一位,直接入栈
                if(index == expression.length() - 1){
                    numStack.push(Integer.valueOf(keepNum));
                }else{
                    //判断下一位是不是数字,如果是,继续扫描,不是则直接入栈
                    if(Operation.isOperation(expression.charAt(index + 1))){
                        numStack.push(Integer.valueOf(keepNum));
                        keepNum = "";   //注意!这里必须要把拼接数字的辅助串置空
                    }
                }
            }
            index++;
            //结束条件,如果index是字符串的长度时,表示已经扫描完毕了
            if(index == expression.length()){
                break;
            }
        }
//             * 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

        while(true){
            if(operStack.isEmpty()){
                break;
            }else{
                num2 = numStack.pop();
                num1 = numStack.pop();
                operator = operStack.pop();
                result = Operation.calculate(num1, num2, operator);
                numStack.push(result);
            }
        }
        System.out.println(expression + " = " + numStack.pop());
    }
}
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