JAVA数据结构与算法之栈（三）~ 逆波兰计算器

逆波兰计算器

我们完成一个逆波兰计算器，要求完成如下任务:

1) 输入一个逆波兰表达式(后缀表达式)，使用栈(Stack), 计算其结果
2) 支持小括号和多位数整数，因为这里我们主要讲的是数据结构，因此计算器进行简化，只支持 对整数的计算。
3) 思路分析
例如: (3+4)×5-6 对应的后缀表达式就是 3 4 + 5 × 6 - , 针对后缀表达式求值步骤如下:
1．从左至右扫描，将 3 和 4 压入堆栈；
2．遇到+运算符，因此弹出 4 和 3（4 为栈顶元素，3 为次顶元素），计算出 3+4 的值，得 7，再将 7 入栈；
3．将 5 入栈；
4．接下来是×运算符，因此弹出 5 和 7，计算出 7×5=35，将 35 入栈；
5．将 6 入栈；
6．最后是-运算符，计算出 35-6 的值，即 29，由此得出最终结果

代码演示：

package com.pierce.algorithm;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {
        //先定义给逆波兰表达式
        //(30+4)×5-6 => 30 4 + 5 × 6 - => 164
        // 4 * 5 - 8 + 60 + 8 / 2 => 4 5 * 8 - 60 + 8 2 / +
        //测试
        //说明为了方便，逆波兰表达式 的数字和符号使用空格隔开
        //String suffixExpression = "30 4 + 5 * 6 -";
        String suffixExpression = "4 5 * 8 - 60 + 8 2 / +";
        //思路
        //1. 先将 "3 4 + 5 × 6 - " => 放到 ArrayList 中
        //2. 将 ArrayList 传递给一个方法，遍历 ArrayList 配合栈 完成计算
        List<String> list = getListString(suffixExpression);
        System.out.println("rpnList=" + list);
        int res = calculate(list);
        System.out.println("计算的结果是=" + res);
    }

    //将一个逆波兰表达式， 依次将数据和运算符 放入到 ArrayList 中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将 suffixExpression 分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        List<String> list = new ArrayList< String >();
        for (String ele : split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }

    //完成对逆波兰表达式的运算
    /*
    * 1)从左至右扫描，将 3 和 4 压入堆栈；
    2)遇到+运算符，因此弹出 4 和 3（4 为栈顶元素，3 为次顶元素），计算出 3+4 的值，得 7，再将 7 入栈；
    3)将 5 入栈；
    4)接下来是×运算符，因此弹出 5 和 7，计算出 7×5=35，将 35 入栈；
    5)将 6 入栈；
    6)最后是-运算符，计算出 35-6 的值，即 29，由此得出最终结果
    */
    public static int calculate(List<String> ls) {
    // 创建给栈, 只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<String>();
        // 遍历 ls
        for (String item : ls) {
            // 这里使用正则表达式来取出数
            // 匹配的是多位数
            if (item.matches("\\d+")) {
                // 入栈
                stack.push(item);
            } else {
                // pop 出两个数，并运算， 再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    res = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                //把 res 入栈
                stack.push("" + res);
            }
        }
        //最后留在 stack 中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}