栈实现综合计算器

Posted 2021-12-08 旧时星空

栈实现综合计算器

利用栈的存储特点，将一个运算表达式进行存储，然后运算出结果，在运算以及存储的过程中，我们需要考虑到不同的运算符的优先级的问题，比如 1+2*3+2，在进行存储时，从左到右将数字和运算符分别存储到两个栈中，一个存数字的数栈，一个存运算符的符号栈。当存入1，‘+’，2，，3，后需要存入+,这是需要注意到’+'的优先级低于，所以需要先将之前的运算出来，因为之后的运算中是从数栈从栈顶向下取出两个数，如果第二个数进行的运算高于第一个数，则需先将优先级高的在存入栈时运算，进而在最后运算时，都是同一层次最低级的运算，没有先后之分。当然同时在代码实现的同时也需要考虑到多位数字进行运算需要。

如下是简单的计算器用栈实现的思想

在进行实现计算器之前需要打好基础，创建一个栈类，需要实现数据的入栈，出栈，判断是否为空，是否栈满，判断运算符优先级，看下一个数字等等之类的功能。

class S{
	private int maxSize;
	private int[] stack;
	private int top=-1;
	public S(int maxSize) {//构造器
		this.maxSize=maxSize;
		stack=new int[maxSize];
	}
	public boolean isEmpty() {
		return top==-1;
	}
	public boolean isFull() {
		return top==maxSize-1;
	}
	public void Push(int value) {
		if(isFull()) {
			System.out.println("栈满，无法添加数据");
		}
		top++;
		stack[top]=value;
	}
	public int peek(){
		return stack[top];
	}
	public int pull() {
		if(isEmpty()) {
			throw new RuntimeException("没有数据，栈为空");
		}
		int a=stack[top];
		top--;
		return a;
	}
	public void show() {
		if(isEmpty()) {
			System.out.println("栈为空");
		}
		for(int a=top;a >=0;a--) {
			System.out.printf("stack[%d]:%d \\n", a,stack[a]);
		}
	}
	//判断运算符的优先级
	//数字越大优先级越高
	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;//res用于存放计算结果
			switch(oper) {
			case '+':
				res=num1+num2;
				break;
			case '-':
				res=num2-num1;
				break;
			case '/':
				res=num2/num1;
				break;
			case '*':
				res=num1*num2;
				break;
			default:
				break;
			}
			return res;
		}
}

利用栈的方法具体实现如下：

public static void main(String[]args) {
	 int index=0;
	 int num1=0;
	 int num2=0;
	 char ch=' ';
	 int res=0;
	 int oper=0;
	 String keepNum="";
	 String expression="3+2*6-12" ;//初始化表达式
	 S numStack=new S(10);//数栈
	 S operStack=new S(10);//符号栈
	 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，然后做相应的处理
		 if(operStack.isOper(ch)) {//如果是运算符
			 //判断当前符号栈是否为空
			 if(!operStack.isEmpty()) {
				 //如果符号栈有操作符，比较当前操作符与栈中的运算符的优先级
				 //如果当前运算符更低，则pop两个数和一个栈中的符号进行运算，将结果入数栈，将当前符号入符号栈
				if(operStack.priority(ch)<=operStack.priority(operStack.peek())) {
					num1=numStack.pull();
					num2=numStack.pull();
					oper=operStack.pull();
					res=numStack.cal(num1, num2, oper);
					//把运算结果入数栈
					numStack.Push(res);
					//然后当前操作符入符号栈
					operStack.Push(ch);
					
				}else {
					//如果当前运算符优先级更高，直接入符号栈
					operStack.Push(ch);
				 }
				}else {
					//如果为空，直接入符号栈
			operStack.Push(ch);
			 }
		 }else {//如果是数。直接入数栈
			 //numStack.Push(ch-48);//无法实现多位数
			 keepNum+=ch;
			 //如果ch已经是espression的最后一位，就直接入栈
			 if(index == expression.length()-1) {
				 numStack.Push(Integer.parseInt(keepNum));
			 }else {//看后一位是不是数字，是就拼接，不是，则符号入符号栈
				 if(operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
					 numStack.Push(Integer.parseInt(keepNum));
					 keepNum="";//使用完记得清零
				 }
			 }
		 }
		 //让index+1,并判断是否扫描到expression的最后
		 index++;
		 if(index>=expression.length()) {
			 break;
		 }
	 }
	 //依次运算
	 while(true) {
		 if(operStack.isEmpty()) {
			 break;
		 }
		 num1=numStack.pull();
			num2=numStack.pull();
			oper=operStack.pull();
			res=numStack.cal(num1, num2, oper);
			numStack.Push(res);
	 }
	 //最后的数即是结果
	 int res2=numStack.pull();
	 System.out.printf("表达式%s=%d",expression,res2);
 }