栈实现计算器—思路分析及代码实现

栈实现计算器思路分析

创建两个栈，一个存放数一个存放运算符。

1. 通过一个index值（索引），来遍历我们的表达式
2. 如果发现是一个数字，就直接入数栈
3. 如果发现扫描到是一个符号，就分如下情况：
   （1）如果发现当前的符号栈为空，就直接入栈.
   （2）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，在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈，如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈。
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。
   验证：3+2*6-2=13

代码实现

package com.stack;

public class Calculator {

	public static void main(String[] args) {
		// 表达式运算
		String expression = "70+2*6-4";
		// 创建两个栈，数栈，符号栈
		ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
		ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
		// 定义相关变量
		int index = 0;// 用于扫描
		int num1 = 0;
		int num2 = 0;
		int oper = 0;
		int res = 0;
		char ch = ' ';// 将每次扫描到的char保存到ch
		String keepNum = "";// 用于拼接多位数
		// 开始扫描 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，然后作相应处理
			if (operStack.isOper(ch)) {
				// 判断当前的符号栈是否为空
				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);
						// 把运算的结果入数栈
						numStack.push(res);
						// 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，就直接入符号栈
						operStack.push(ch);
					}
				} else {
					// 如果为空直接入符号栈
					operStack.push(ch);
				}
			} else {
				// 数字直接入栈
				// numStack.push(ch - 48);//只可以处理一位数
				// 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 {
					// 判断下一位是否为数字
					if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
						// 如果是运算符，则入栈
						numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
						// 重要！！！！！！清空keepNum
						keepNum = "";
					}
				}
			}
			// index+1判断是否扫描到expression最后
			index++;
			if (index >= expression.length()) {
				break;
			}
		}

		// 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。
		while (true) {
			// 如果符号栈为空，则计算到最后结果。
			if (operStack.isEmpty()) {
				break;
			}
			num1 = numStack.pop();
			num2 = numStack.pop();
			oper = operStack.pop();
			res = numStack.cal(num1, num2, oper);
			numStack.push(res);// 入栈
		}
		// 输出结果
		System.out.printf("表达式：%s=%d", expression, numStack.pop());
	}
}

// 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
	private int top = -1;// top表示栈顶，初始化为-1
	// 构造器
	public ArrayStack2(int maxSize) {
		this.maxSize = maxSize;
		stack = new int[this.maxSize];
	}
	// 返回当前栈顶的值，但是没有pop出来
	public int peek() {
		return stack[top];
	}
	// 栈满
	public boolean isFull() {
		return top == maxSize - 1;
	}
	// 栈空
	public boolean isEmpty() {
		return top == -1;
	}
	// 进栈push
	public void push(int value) {
		// 判断栈是否满
		if (isFull()) {
			System.out.println("栈满");
			return;
		}
		top++;
		stack[top] = value;
	}
	// 出栈pop
	public int pop() {
		// 判断栈是否为空
		if (isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("栈空，没有数据");
		}
		int value = stack[top];
		top--;
		return value;
	}
	// 遍历栈
	public void list() {
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("栈空，没有数据");
			return;
		}
		// 从栈顶开始显示数据
		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，优先级是由程序员来定的，
	// 用数字来表示，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;
		}
	}
	// 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;// 存放结果
		switch (oper) {
		case '+':
			res = num1 + num2;
			break;
		case '-':
			res = num2 - num1;// 注意顺序
			break;
		case '*':
			res = num1 * num2;
			break;
		case '/':
			res = num2 / num1;// 注意顺序
			break;
		default:
			break;
		}
		return res;
	}
}