Java数据结构-栈（实现计算器）

最新推荐文章于 2024-05-01 00:22:29 发布

vintind

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分类专栏：学习笔记文章标签： java 数据结构算法

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该代码示例展示了如何用Java编程语言通过栈结构实现一个简单的计算器，处理加减乘除的运算。程序扫描输入的数学表达式，使用两个栈（一个存储数字，一个存储运算符），根据运算符的优先级进行计算。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1、通过栈进行实现计算器，扫描数据，符号栈与数字栈

2、面对多位数如何进行实现连续扫描



/*
利用栈实现计算器功能
 */
public class AchieveCalculate {
    public static void main(String[] args) {
        String expression = "30+2*6-2/1";
        StackStruct2 numStack = new StackStruct2(10);// 数字栈
        StackStruct2 operStack = new StackStruct2(10);// 符号栈
        // 定义相关的变量
        int index = 0;// 用于扫描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' ';// 将每次扫描得到的char保存到ch
        String keepNum = ""; // 用于拼接多位数
        // 开始while循环的扫描expression
        while (true) {
            // 依次得到的每一个字符substring
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            // 判断
            // 符号
            if (operStack.isOper(ch)) {
                //如果是运算符
                // 判断符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty2()) {
                    // 如果符号栈中有操作符，就进行比较，如果当前的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
                    // 再从符号栈中pop 出一个符号符进行运算，入数栈，然后再将当前的符号符入操作符号栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        // 进行数栈pop两个数
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        // 把运算的结果进入数栈
                        numStack.push(res);
                        //将当前的符号符入操作符号栈
                        operStack.push(ch);

                    } else {
                        // 如果当前操作符号大于栈中的符号，直接进入栈内

                        operStack.push(ch);
                    }

                } else {
                    // 如果栈为空，直接进入符号栈中
                    operStack.push(ch);

                }
            }// 数字
            else {
                // 多位数处理
                // 多看下一位，如果仍然是数，进行拼接
//                numStack.push(ch-48);
                keepNum += ch;
                // 如果是最后一位，直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                    keepNum = "";
                } else {
                    // 判断下一位如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则直接入栈
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
                        // 后一位是符号
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));// 将字符转换为数字
                        // 清空keepnum
                        keepNum = "";
                    }


                }

            }
            // 遍历
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }

        }
        // 当表达式扫描完毕，就顺序地从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行
        while (true) {
            // 如果符号栈为空，则计算到最后的结果，数栈中只剩下一个数字，就是结果
            if (operStack.isEmpty2()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);
        }
        // 将数栈中的最后数，pop出，就是结果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式%s = %d", expression, res2);


    }
}

// 栈的结构
class StackStruct2 {
    private int maxSize; // 栈的大小
    private int[] stack; // 数组
    private int top;     // 栈顶指针

    // 构造器
    public StackStruct2(int maxSize) {
        this.top = -1;
        this.maxSize = maxSize;
        this.stack = new int[maxSize];
        for (int i = 0; i < stack.length; i++) {
            stack[i] = -1;

        }

    }

    // 判断栈是否为空
    public boolean isEmpty2() {
        return top == -1;
    }

    public boolean isEmpty() {
        boolean indentify = true;
        for (int i = 0; i < stack.length; i++) {
            if (stack[i] != -1) {
                indentify = false;
                break;
            }


        }

        return indentify;
    }

    // 判断栈是否为满
    public boolean isFull2() {
        return top == stack.length - 1;
    }

    public boolean isFull() {
        boolean indentify = true;
        for (int i = 0; i < stack.length; i++) {
            if (stack[i] == -1) {
                indentify = false;
                break;
            }
        }


        return indentify;

    }

    // 定义入栈方法
    public void push(int n) {
        if (isFull()) {
            throw new RuntimeException("栈已满！");
//            System.out.println("栈已满！");
//            return;
        }
        stack[++top] = n;
//        System.out.println("入栈: " + n);
    }

    // 定义出栈方法
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空！");
//            System.out.println("栈为空！");
//            return;
        }
        int value = stack[top];
        stack[top] = -1;
        top--;
        return value;

    }

    // 增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但是不是真正的pop
    public int peek() {
        int value = stack[top];
        return value;
    }

    // 修改栈内第一次存入的元素
    public void upDate(int value, int data) {
        if (data == -1) {
            System.out.println("修改的数据不合法");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < stack.length; i++) {
            if (value == stack[i]) {
                stack[i] = data;
                System.out.println("修改完成！");
                break;
            } else if (i == stack.length - 1) {
                System.out.println("对于原始数据：" + value + ",无法在栈中找到相应的元素进行修改");
            }
        }

    }

    // 查看栈内元素
    public void show() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈为空");
//            System.out.println("栈为空");
//            return;
        }
        int num = 0;
        System.out.println("序号" + ":" + "值");

        for (int i = 0; i < stack.length; i++) {
            // 满栈的情况
            if (i == stack.length - 1) {
                num = i;
                break;
            } else if (stack[i + 1] == -1) {
                num = i;
                break;
            }

        }
        for (int j = num; j >= 0; j--) {
            System.out.println(j + "  : " + stack[j]);

        }

    }

    // 返回运算符的优先及，由程序员来确定，优先级使用数字进行表示
    // 数字越大，则优先级就越高
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;

        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;

        } else {
            return -1;    // 假定只有 + - *  / 四种运算符号
        }

    }

    // 判断是不是一个运算符
    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;


        }
        return res;
    }
}