Leetcode 224/227/772 计算器
题目描述 Leetcode 224
Leetcode 224:
这里想让我们实现一个基础的计算器，来计算给定的字符串。
给定的字符串中包含 ( ) + - 和非负整数和空格。
# Example 1:
#
# Input: "1 + 1"
# Output: 2
# Example 2:
#
# Input: " 2-1 + 2 "
# Output: 3
# Example 3:
#
# Input: "(1+(4+5+2)-3)+(6+8)"
# Output: 23
注意：
- 我们可以认为给定的表达式总是有效的。
- 不要使用内置的 eval 库函数。
题目分析 Leetcode 224
刚开始做这道题时，确定了使用栈作为数据结构，但在字符串入栈时会面临两个问题：
- 输入的数字是连续的问题：比如 "123+123" 这里就需要将 123 转换成 int 再压入栈。
- 计算的顺序问题：如果按照正常的顺序入栈，在进行减法运算时就会发生问题，比如 "(7-8+9)"
- 正常的入栈结果是（/7/-/8/+/9
- 而出栈的结果是 9+8-7 与期待的结果不符。
解决思路，通过一个变量 operand 累计需要转换的操作数，将字符串反序来保证正常的计算结构。
# 224. Basic Calculator
# Implement a basic calculator to evaluate a simple expression string.
# The expression string may contain open ( and closing parentheses ),
# the plus + or minus sign -, non-negative integers and empty spaces
# Example 1:
#
# Input: "1 + 1"
# Output: 2
# Example 2:
#
# Input: " 2-1 + 2 "
# Output: 3
# Example 3:
#
# Input: "(1+(4+5+2)-3)+(6+8)"
# Output: 23
# Note:
# You may assume that the given expression is always valid.
# Do not use the eval built-in library function.
class Solution(object):
def calculate(self, s):
"""
:type s: str
:rtype: int
"""
stack = []
operand, n = 0, 1
# Reverse string
for index in range(len(s)-1, -1, -1):
char = s[index]
if char == " ":
continue
if char.isdigit():
# transform number string to number
# like "123" to 3+20+100=123
operand = operand + int(char) * n
n = n * 10
else:
# put before formatted string to the stack
if n != 1:
stack.append(operand)
n, operand = 1, 0
# due to the reversed order, '(' represents the end
if char == '(':
self.eval(stack)
# put current char to the stack like '+', '+', '-'
else:
stack.append(char)
if n != 1:
stack.append(operand)
return self.eval(stack)
def eval(self, stack):
result = stack.pop()
while stack:
sign = stack.pop()
if sign == "+":
operand = stack.pop()
result = result + operand
elif sign == "-":
operand = stack.pop()
result = result - operand
elif sign == ")":
break
stack.append(result)
return result
题目描述 Leetcode 227
这次规定的字符串包含了 * / 符号，但缺少了 ( ) 的优先级。
# Input: "3+2*2"
# Output: 7
# Example 2:
# Input: " 3/2 "
# Output: 1
# Example 3:
# Input: " 3+5 / 2 "
# Output: 5
题目分析 Leetcode 227
这次换了一个解决思路，可以把给定的字符串中加减运算都看成相加运算，当遇到 - 时，入栈的结果是当前操作数的相反数。当遇到乘法和除法时，将栈顶元素取出进行运算后再放回栈顶。
具体解决时，可以使用 pre_sign 作为变量保存当前数组的正负，比如 "5-6" 可以看成 "+5" + "-6"，加减表示当前符合的正负。
class Solution1:
def calculate(self, s):
index = 0
stack = []
operand = 0
pre_sign = "+"
while index < len(s):
char = s[index]
if char == "":
continue
if char.isdigit():
operand = 10 * operand + int(char)
if char in ['+', '-', '*', '/'] or index == len(s)-1:
if pre_sign == '+':
stack.append(operand)
elif pre_sign == "-":
stack.append(-operand)
elif pre_sign == "*":
stack.append(stack.pop() * operand)
elif pre_sign == "/":
stack.append(int(stack.pop() / operand))
pre_sign = char
operand = 0
index += 1
return sum(stack)
题目描述 Leetcode 772
在上题的基础上增加了 ( ) 的运算。
# "1 + 1" = 2
# " 6-4 / 2 " = 4
# "2*(5+5*2)/3+(6/2+8)" = 21
# "(2+6* 3+5- (3*14/7+2)*5)+3"=-12
题目分析 Leetcode 772
这题其实上上两题的综合，由于在括号内的计算和外部一致，所以这里考虑使用递归来实现，将括号内计算的结果放入到栈中。但这里需要考虑到一个小问题，就是在进行递归运算时，由于括号内的字符串已经被计算过了，所以需要返回括号内的字符串的长度，用于忽略这些字符的计算。
class Solution2:
def calculate(self, s):
index = 0
stack = []
operand = 0
pre_sign = "+"
while index < len(s):
char = s[index]
if char == "":
continue
if char.isdigit():
operand = 10 * operand + int(char)
if char in ['+', '-', '*', '/', '(', ')'] or index == len(s)-1:
if char == "(":
operand, lenth = self.calculate(s[index+1:])
index = index + lenth
if pre_sign == '+':
stack.append(operand)
elif pre_sign == "-":
stack.append(-operand)
elif pre_sign == "*":
stack.append(stack.pop() * operand)
elif pre_sign == "/":
stack.append(int(stack.pop() / operand))
if char == ")":
return sum(stack), index+1
pre_sign = char
operand = 0
index += 1
return sum(stack)
