php利用堆栈实现高级计算器

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本文介绍了一种利用堆栈数据结构解析并计算算术表达式的方法。通过PHP实现，文章详细解释了如何逐步处理输入的字符串表达式，包括数字和运算符的识别、优先级比较及计算过程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

当我们得到一个字符串运算式该如何去得出它的运算结果呢？

这时候我们就能使用堆栈的算法很巧妙的解决这个问题。

思路是这样的：（我们利用php函数substr循环去截取这个字符串运算式，依次取出这个字符串的值【我们得从第一个字符开始截取】，我们将开始截取位置设为一个循环增长的变量，初始化为【$index=0】）,同时还需要创建两个栈，一个专门存放数字【$numStack】，一个存放运算符【$operStack】，我们还需要一个可以判断是否是运算符号的函数，将每次截取的值放入这个自定义函数中，返回一个可以区别为数字或运算符的标识，通过对这个标识的判断确定值是数字还是运算符，是数字就插入数栈，是运算符的话就插入符号栈。插入数栈的话可直接插入，但是符号栈的话需要特殊处理一下[【如果符号栈为空则直接插入，不为空：我们要将插入的符号与栈内的符号进行运算优先级比较（可以定义一个函数来判定符号优先级，把 * 和 / 假定为1 把 + 和 - 假定为0 假设数字大的优先级高，如此就能得出运算符优先级），当待插入的符号优先级小于等于栈内顶端的运算符优先级，就从数栈弹出两个值符号栈弹出一个运算符将它们进行运算】

下面是一个php的实例【参考自韩顺平老师的php算法教程】

<html>
<head>
<meta http-equiv='content-type' content='text/html;charset=utf-8'/>
</head>
<h1>高级计算器</h1>
<?php
/**
 * 一个栈类
 */
class MyStack{
            
            public $top=-1;//默认是-1，表示该栈是空的
            public $maxSize=15;//$maxSize表示栈最大容量
            public $stack=array();//

            //入栈的操作
            public function  push($val)
            {
                //先判断栈是否已经满了
                if($this->top==$this->maxSize-1){
                    echo '<br/>栈满，不能添加';
                    return;
                }
                
                $this->top++;
                $this->stack[$this->top]=$val;


            }
        
            //出栈的操作,就是把栈顶的值取出
            public function pop()
            {
                //判断是否栈空
                if($this->top==-1){
                    echo '<br/>栈空1';
                    return;
                }
                
                //把栈顶的值，取出
                $topVal=$this->stack[$this->top];
                $this->top--;
                return $topVal;

            }

            //显示栈的所有数据的方法.
            public function showStack()
            {
                
                if($this->top==-1){
                    echo '<br/>栈空2';
                    return;
                }
                echo '<br/>当前栈的情况是....';
                for($i=$this->top;$i>-1;$i--){
                    echo '<br/> stack['.$i.']='.$this->stack[$i];
                }
            }

            //判断是否是一个运算符
            public function isOper($val)
            {
                if ($val=='+'||$val=='-'||$val=='*'||$val=='/')
                {
                    return true;
                }
            }
            //判断栈是否为空
            public function isEmpty()
            {
                if ($this->top==-1) return true;
            }

            /**
             * 比较运算符的优先级
             * 我把 * 和/运算符的优先级看作1
             * +和- 看作0
             * 通过它们之间的比较就能得出它们的优先级谁更高
             */
            public function PRI($oper)
            {
                if ($oper=='*'||$oper=='/')
                {
                    return 1;
                } else if ($oper=='+'||$oper=='-') {
                    return 0;
                }

            }

            //返回栈顶端的值
            public function getTop()
            {
                return $this->stack[$this->top];
            }

            //计算
            public function getResult($num1,$num2,$oper)
            {
                switch ($oper)
                {
                    case '+':
                        $res = $num2+$num1;
                    break;
                    case '-':
                        $res = $num2-$num1;
                    break;
                    case '*':
                        $res = $num2*$num1;
                    break;
                    case '/':
                        $res = $num2/$num1;
                    break;
                }

                return $res;

            }
        }

        //需要进行运算的表达式
        $str = '12+5*2+3-5*2';
        //字符串的指针
        $index = 0;
        //声明一个用于组合联系数字的变量
        $keepNum = '';
        //定义一个数栈和一个符号栈
        $numsStack=new MyStack();
        $operStack=new MyStack();
        while (true)
        {
            $val = mb_substr($str,$index,1);

            //如果是一个符号就入符号栈 否则入数栈
            if ($operStack->isOper($val)==true)
            {
                //符号入栈前需要判断一下 栈为空直接入栈 不为空需要比较当前运算符与栈顶端的运算符
                //如果当前运算符的优先级低于栈内的 则需要运算
                if ($operStack->isEmpty())
                {
                    $operStack->push($val);
                } else {
                     while (!$operStack->isEmpty()&&$operStack->PRI($val)<=$operStack->PRI($operStack->getTop()))
                     {
                         //当前符号的优先级要直到高于栈内的时候才能入栈 否则要计算
                        //当前运算符的优先级低于栈内的 则运算
                        $num1 = $numsStack->pop();
                        $num2 = $numsStack->pop();
                        $oper = $operStack->pop();
                        $res  = $numsStack->getResult($num1,$num2,$oper);
                        //计算完毕将结果入栈
                        $numsStack->push($res);
                     }
                    //把当前这个符号再入符号栈
                    $operStack->push($val);    

                       }
                
            } else {
                //考虑如果是连续数字的问题
                $keepNum.=$val;
                //先判断是否已经到字符串最后.如果已经到最后，就直接入栈.
                if ($index==mb_strlen($str)-1)
                {
                    $numsStack->push($keepNum);//是数字直接入栈
                } else {


                    //要判断一下$ch字符的下一个字符是数字还是符号.
                    if ($operStack->isOper(mb_substr($str,$index+1,1)))
                    {
                        $numsStack->push($keepNum);
                        $keepNum='';
                    }
                    
                }
                
            }
            
            $index++;//让$index指向下一个字符.

            if ($index==mb_strlen($str)) break;//已扫描到字符串的末尾 就退出while循环
      }
       /*
        4. 当扫描完毕后，就依次弹出数栈和符号栈的数据，并计算，最终留在数栈的值，就是运算结果,只有符号栈不空就一直计算
       */
        while (!$operStack->isEmpty())
        {
            $num1 = $numsStack->pop();
            $num2 = $numsStack->pop();
            $oper = $operStack->pop();
            $res  = $numsStack->getResult($num1,$num2,$oper);
            //计算完毕将结果入栈
            $numsStack->push($res);
        }

    
//当退出while后，在数栈一定有一个数，这个数就是最后结果
echo $str.'='.$numsStack->getTop();

 

 ?>