Leetcode-224 基本计算器
题目:
给你一个字符串表达式 s ，请你实现一个基本计算器来计算并返回它的值。
注意:不允许使用任何将字符串作为数学表达式计算的内置函数，比如 eval() 。
示例 1：
输入：s = "1 + 1"
输出：2示例 2：
输入：s = " 2-1 + 2 "
输出：3示例 3：
输入：s = "(1+(4+5+2)-3)+(6+8)"
输出：23
提示：
1 <= s.length <= 3 * 105s由数字、'+'、'-'、'('、')'、和' '组成s表示一个有效的表达式- '+' 不能用作一元运算(例如， "+1" 和
"+(2 + 3)"无效) - '-' 可以用作一元运算(即 "-1" 和
"-(2 + 3)"是有效的) - 输入中不存在两个连续的操作符
- 每个数字和运行的计算将适合于一个有符号的 32位 整数
思路： 双栈法
使用双栈法，维护一个操作数栈和一个操作符栈，操作符栈可以放左括号，并且遇到右括号时先弹栈计算，直到弹出左括号。第一个操作符不计算，随后遇到一个操作符先将之前的操作符计算完后再压栈，并将计算结果压进操作数栈。最后再处理栈中剩余的元素，处理完成后操作数栈存放的就是计算结果。
注意：
- 设计一个计算函数，操作符和操作数弹栈操作都在此函数中进行。在弹栈过程中要注意判断栈中元素是否满足计算条件。压栈操作也在此函数中进行。
- 在进行计算时只需判断操作符栈的情况就行。
- 在遇到数字字符时，要把后面跟着的连续数字拼接起来作为完整的数字压栈。 - 新操作符入栈，先计算目前操作符栈内可计算的元素，要注意计算应当截至到遇到左括号或栈为空，因为只能先计算括号里面的元素。
- 初始时，要在操作数栈放一个0，防止第一个操作数是负数的情况。
- Java的字符串replaceAll函数返回一个新的改变后的字符串，需要赋值给原字符串才能完成原字符串的替换。
- 为防止 () 内出现的首个字符为运算符，将所有的空格去掉，并将 (- 替换为 (0-，(+ 替换为 (0+（当然也可以不进行这样的预处理，将这个处理逻辑放到循环里去做）
class Solution {
//使用双栈法，维护一个操作数栈和一个操作符栈，操作符栈可以放左括号，并且遇到右括号时先弹栈计算，直到弹出左括号。第一个操作符不计算，随后遇到一个操作符先将之前的操作符计算完后再压栈。最后再处理栈中剩余的元素。
public int calculate(String s) {
Stack<Integer> numStack = new Stack<>();
Stack<Character> opStack = new Stack<>();
//要在操作数栈中放一个0，避免出现第一个数字是负数的情况
numStack.push(0);
//字符串预处理空格，一元运算符，要注意给原字符串赋值
s = s.replaceAll(" ", "");
s = s.replaceAll("[(]-", "(0-");
//将字符串转换为字符数组
int n = s.length();
char[] cs = s.toCharArray();
for(int i = 0; i < n; ++i){
//如果是数字，则压入操作数栈，由于可能存在多位数字，因此需要遇到第一位数字时也把后面的数字也读入，作为完整的数字。
if(isNum(cs[i])){
String numString = "";
numString += cs[i];
++i;
while(i < n && isNum(cs[i])){
numString += cs[i];
++i;
}
int num = Integer.parseInt(numString);
numStack.push(num);
i--;
}
else if(cs[i] == '('){
opStack.push(cs[i]);
}
else if(cs[i] == '+' || cs[i] == '-'){
//新操作符入栈，先将栈内可计算的操作符计算了，直到遇到'('或操作符栈空，因为只能先计算括号里面的。
while(!opStack.isEmpty() && opStack.peek() != '('){
calculateCurrentNum(numStack, opStack);
}
opStack.push(cs[i]);
}
else if(cs[i] == ')'){
//要计算时只需要判断opStack栈就行了，毕竟有操作符才能计算
while(!opStack.isEmpty()){
if(opStack.peek() != '('){
calculateCurrentNum(numStack, opStack);
}
else{
opStack.pop();
break;
}
}
}
}
//最后要把剩下的操作符计算完
while(!opStack.isEmpty()){
calculateCurrentNum(numStack, opStack);
}
//计算完成后，numStack栈存放了计算结果
return numStack.peek();
}
private boolean isNum(char numChar){
return Character.isDigit(numChar);
}
//计算和结果压栈都在这个函数里进行，无需返回值
private void calculateCurrentNum(Stack<Integer> numStack, Stack<Character> opStack){
if(numStack.size() < 2 || numStack.isEmpty())
return;
if(opStack.isEmpty())
return;
int rightNum = numStack.pop();
int leftNum = numStack.pop();
char op = opStack.pop();
numStack.push((op == '+') ? leftNum+rightNum : leftNum-rightNum);
}
}学到和回忆了：
- Java字符串相关用法
public String replaceAll(String regex, String replacement)：替换字符串内的某个字符串，应当注意Java中的String类是不可变的，因此要把返回的新字符串赋值给原字符串才能做到替换的效果
public char[] toCharArray()：将字符串转换为字符数组
public char charAt(int index)：获取指定索引处的字符
public int length()：获取字符串长度
public boolean isEmpty()：判断字符串是否为空
public String concat(String s)：将字符串s拼接在当前字符串后面
public int indexOf(int ch )：获取指定字符在字符串中出现的位置
public String substring(int beginIndex)：获取当前字符串的子字符串
public String trim()：删除字符串的头尾空白符
public boolean contains(CharSequence chars)：判断当前字符串是否包含指定的字符或字符串
public String toLowerCase()：将字符串转换为小写 - Java将字符串转为数字
static int parseInt(String s) - Java判断字符是否为数字
public static boolean isDigit(char ch)
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