使用栈来计算中缀表达式

使用程序计算前缀表达式,如:2 * 8-6+10、2-9-10 * 3、3 * 7-4 * 7-9
设计思路:
1.准备两个栈,数栈和运算符的栈
2.截取字符串的每一位的字符,然后判断是数字还是运算符
3.如果是数字则直接入数栈
4.如果是运算符
4.1 如果运算符栈为空,则直接入运算符栈。
4.2 如果当前运算符的优先级小于或等于运算符栈顶的运算符的优先级则从数栈中pop出两个数,然后从运算符栈中pop出栈顶的运算符然后进行计算计算结果存入数栈
4.3 如果当前运算符的优先级大于运算符栈顶的运算符的优先级,则直接把操作符入操作站
5.操作完成后,则分别从运算符栈中pop出一个运算符和数栈中pop出两个数,进行计算,并把计算结果存入数栈,直到数栈中只剩下一个数时,获取到计算结果
代码如下:

package com.swh.data.stock;

public class PrefixCalculator {


    public static void main(String[] args) {

        PrefixCalculatorStock prefixCalculatorStock = new PrefixCalculatorStock();

        int i = prefixCalculatorStock.doCaculator("2*((7-3)*7)-5");

        System.out.println(i);

        // System.out.println('3'-'0');


    }


}

class PrefixCalculatorStock {

    private int[] arr;

    private int stackFrameBottom = -1; // 栈底的指针

    private int stackFrameTop = -1; //栈顶的指针

    public PrefixCalculatorStock(int size) {
        this.arr = new int[size];
    }

    public PrefixCalculatorStock() {
    }

    public void push(int data) {

        stackFrameTop++;

        if (stackFrameTop > arr.length - 1) {
            stackFrameTop--;
            System.out.println("栈已满,无法进行入栈");
            return;
        }
        arr[stackFrameTop] = data;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return stackFrameTop == -1;
    }

    public int pop() {
        if (stackFrameTop == stackFrameBottom) {
            System.out.println("栈已空,无法进行出栈");
            return -1;
        }
        int res = arr[stackFrameTop];
        arr[stackFrameTop] = 0;
        stackFrameTop--;
        return res;
    }


    public int peep() {
        if (isEmpty()) throw new RuntimeException("栈为空");
        return arr[stackFrameTop];
    }


    public int getPriority(char oper) {
        if ('+' == oper || '-' == oper) {
            return 0;
        } else if ('*' == oper || '/' == oper) {
            return 1;
        } else {
            throw new RuntimeException("运算符的格式不正确");
        }
    }


    public void show() {
        if (stackFrameTop == stackFrameBottom) {
            System.out.println("栈已空,无法进行出栈");
            return;
        }
        for (int i = 0; i <= stackFrameTop; i++) {
            System.out.println("栈中的信息:" + arr[i]);
        }


    }

    public int caculator(char oper, int num1, int num2) {
        switch (oper) {
            case '+':
                return num1 + num2;
            case '-':
                return num2 - num1;
            case '*':
                return num1 * num2;
            case '/':
                return num2 / num1;
            default:
                throw new RuntimeException("未查询到运算符信息");
        }
    }


    public int doCaculator(String expression) {

        PrefixCalculatorStock numberStock = new PrefixCalculatorStock(expression.length());


        PrefixCalculatorStock operStock = new PrefixCalculatorStock(expression.length());
        int i = 0;
        while (i < expression.length()) {
            char str = expression.substring(i++).charAt(0);
            if (isOper(str)) { // 如果是操作符
                if (operStock.isEmpty()) { // 如果操作符为空 则直接筛入
                    operStock.push(str);
                } else {
                    int peep = operStock.peep();
                    while (!operStock.isEmpty() && getPriority((char) peep) >= getPriority(str)) { // 如果当前操作服务的优先级小于或等于  栈顶的优先级
                        //弹出栈顶的运算符  然后弹出数栈中的两个数
                        int operPop = operStock.pop();
                        int numPop1 = numberStock.pop();
                        int numPop2 = numberStock.pop();

                        int caculator = caculator((char) operPop, numPop1, numPop2);
                        numberStock.push(caculator);
                    }
                    operStock.push(str);
                }
            } else { // 如果是一个数
                numberStock.push(str - '0');
            }
        }

        while (!operStock.isEmpty()) {
            int caculator = caculator((char) operStock.pop(), numberStock.pop(), numberStock.pop());
            numberStock.push(caculator);
        }


        return numberStock.pop();

    }

    public boolean isOper(char index) {
        return index == '+' || index == '-' || index == '*' || index == '/';
    }


}


支持多位数字的计算,eg 100 * 5 - 8、20 * 80 / 10、20 / 5 - 90等表达式

class PrefixCalculatorStock {

    private int[] arr;

    private int stackFrameBottom = -1; // 栈底的指针

    private int stackFrameTop = -1; //栈顶的指针

    public PrefixCalculatorStock(int size) {
        this.arr = new int[size];
    }

    public PrefixCalculatorStock() {
    }

    public void push(int data) {

        stackFrameTop++;

        if (stackFrameTop > arr.length - 1) {
            stackFrameTop--;
            System.out.println("栈已满,无法进行入栈");
            return;
        }
        arr[stackFrameTop] = data;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return stackFrameTop == -1;
    }

    public int pop() {
        if (stackFrameTop == stackFrameBottom) {
            System.out.println("栈已空,无法进行出栈");
            return -1;
        }
        int res = arr[stackFrameTop];
        arr[stackFrameTop] = 0;
        stackFrameTop--;
        return res;
    }


    public int peep() {
        if (isEmpty()) throw new RuntimeException("栈为空");
        return arr[stackFrameTop];
    }


    public int getPriority(char oper) {
        if ('+' == oper || '-' == oper) {
            return 0;
        } else if ('*' == oper || '/' == oper) {
            return 1;
        } else {
            throw new RuntimeException("运算符的格式不正确");
        }
    }


    public void show() {
        if (stackFrameTop == stackFrameBottom) {
            System.out.println("栈已空,无法进行出栈");
            return;
        }
        for (int i = 0; i <= stackFrameTop; i++) {
            System.out.println("栈中的信息:" + arr[i]);
        }


    }

    public int caculator(char oper, int num1, int num2) {
        switch (oper) {
            case '+':
                return num1 + num2;
            case '-':
                return num2 - num1;
            case '*':
                return num1 * num2;
            case '/':
                return num2 / num1;
            default:
                throw new RuntimeException("未查询到运算符信息");
        }
    }


    public int doCaculator(String expression) {

        PrefixCalculatorStock numberStock = new PrefixCalculatorStock(expression.length());


        PrefixCalculatorStock operStock = new PrefixCalculatorStock(expression.length());
        int i = 0;
        while (i < expression.length()) {
            char str = expression.substring(i++).charAt(0);
            if (isOper(str)) { // 如果是操作符
                if (operStock.isEmpty()) { // 如果操作符为空 则直接筛入
                    operStock.push(str);
                } else {
                    int peep = operStock.peep();
                    while (!operStock.isEmpty() && getPriority((char) peep) >= getPriority(str)) { // 如果当前操作服务的优先级小于或等于  栈顶的优先级
                        //弹出栈顶的运算符  然后弹出数栈中的两个数
                        int operPop = operStock.pop();
                        int numPop1 = numberStock.pop();
                        int numPop2 = numberStock.pop();

                        int caculator = caculator((char) operPop, numPop1, numPop2);
                        numberStock.push(caculator);
                    }
                    operStock.push(str);
                }
            } else { // 如果是一个数
                int j = i;
                String num = String.valueOf(str - '0');
                char strNext ;
                while (j < expression.length()&&!isOper(strNext=expression.substring(j++).charAt(0))){

                    num +=String.valueOf(strNext - '0');
                    i++;
                }

                numberStock.push(Integer.valueOf(num));

            }
        }

        while (!operStock.isEmpty()) {
            int caculator = caculator((char) operStock.pop(), numberStock.pop(), numberStock.pop());
            numberStock.push(caculator);
        }


        return numberStock.pop();

    }

    public boolean isOper(char index) {
        return index == '+' || index == '-' || index == '*' || index == '/';
    }


}


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