栈：实现综合计算器（中缀表达式）

使用栈实现综合计算器

请输入一个表达式

例：[3+2*6-2] ，直接点击计算，就可以计算出值。

思路分析（图解）

 

 代码如下

【1.先实现一位数的运算，2.扩展到多位数的运算】

package com.jyj.stack;

public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        String expression = "30+2*6-2";
        //创建两个栈，数栈和符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //定义需要的相关变量
        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
                //判断当前的符号栈是否为空
                if(!operStack.isEmpty()) {
                    //如果符号栈有操作符，进行比较，如果当前操作符的优先级小于等于栈中的操作符，就需要从数栈中pop出两个数，
                    //在从符号栈中pop出一个符号，进行计算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //把运算的结果入数栈
                        numStack.push(res);
                        //然后将当前的操作符入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈。
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果为空，就直接入符号栈
                    operStack.push(ch);
                }
            }else{
                //如果是数字，直接入数栈
                //numStack.push(ch - 48);
                //思路：
                //1.当处理多位数时，不能发现是一个数，就立刻入栈，因为可能是多位数
                //2.在处理数时，需要向expression的表达式的index后再看一位，如果是数，继续扫描，如果是符号，才入栈
                //3.因此需要定义字符串keepNum，用于拼接 多位数
                
                //处理多位数
                keepNum += ch;
                
                //如果ch已经是expression的最后一位，直接入栈
                if(index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{
                    //判断下一个符号是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈
                    //注意是看后一位，不是index++
                    if(operStack.isOper(expression.substring(index+1, index+2).charAt(0))){
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //注意：keepNum要清空
                        keepNum = "";
                    }
                }
            }
            //让index + 1,并判断是否扫描到expression最后
            index++;
            if(index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }
        
        //当表达式扫描完毕，就顺序的从 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，数栈中只有一个数字[结果]
            if(operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);
        }
        System.out.printf("表达式 %s = %d\n",expression,numStack.pop());
    }
}

//定义ArrayStack2表示栈，需要扩展
class ArrayStack2 {
    private int maxSize; //栈的大小
    private int top = -1; //栈顶，初始化为-1
    private int[] stack;
    
    public ArrayStack2(int size) {
        maxSize = size;
        stack = new int[maxSize];
    }
    
    //增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但是不是真的的pop
    public int peek() {
        return stack[top];
    }
    
    //栈满
    public boolean isFull(){
        return top == maxSize - 1;
    }
    //栈空
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }
    //入栈-push
    public void push(int value) {
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    
    //出栈-pop
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    
    //显示栈[遍历数据]
    public void list(){
        //判空
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈空，没有数据");
        }
        //遍历
        for(int i = top;i >= 0;i--) {
            System.out.printf("stack[%d] = %d\n",i,stack[i]);
        }
    }
    //返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定，优先级使用数字来表示
    //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;//假定目前的表达式只有+，-，*，/
        }
    }
    //判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }
    
    //计算
    public int cal(int num1,int num2,int oper) {
        int res = 0;
        switch(oper) {
        case '+':
            res = num1 + num2;
            break;
        case '-':
            res = num2 - num1; //注意顺序
            break;
        case '*':
            res = num1 * num2;
            break;
        case '/':
            res = num2 / num1;
            break;
        }
        return res;
    }
}

以上。