堆栈+逆波兰表达式 224. 基本计算器

224. 基本计算器

实现一个基本的计算器来计算一个简单的字符串表达式的值。

字符串表达式可以包含左括号 ( ，右括号 )，加号 + ，减号 -，非负整数和空格 。

示例 1:

输入: "1 + 1"
输出: 2

示例 2:

输入: " 2-1 + 2 "
输出: 3

示例 3:

输入: "(1+(4+5+2)-3)+(6+8)"
输出: 23

说明：

你可以假设所给定的表达式都是有效的。
请不要使用内置的库函数 eval。

解题：双堆栈——分别保存数字和符号
num保存数字；
cal保存符号；
（1）若遇到优先级不低于cal顶部的符号，弹出cal顶部和num中两个数字，计算；
（因为本题只有加减，所以这样弹出耗费时间，无需这样计算）
（2）若遇到右括号，弹出计算，并弹出左括号；（本题括号之间最多只有两个数字和一个符号）
（3）遍历结束后再查看num和cal有无剩余（本题最多两个数和一个符号）

因为弹出压入操作过多，超时，需要优化；

class Solution {
public:
    int calculate(string s) {
        int n=s.length();
        i=0;
        while(i<n){
            if(isdigit(s[i])) {
                num.push(getNum(s));// 遇到数字放入num
                continue;
            }
            //遇到符号,放入堆栈2
            else if(!cal.empty()&&(cal.top()=='+'||cal.top()=='-')&&(s[i]=='+'||s[i]=='-')){
               
                int res=0;
                char t=cal.top();
                cal.pop();
                if(t=='+'){ 
                res+=num.top();num.pop();res+=num.top();num.pop();
                num.push(res);
                }
                else if(t=='-')
                {
                res-=num.top();num.pop();res+=num.top();num.pop();   
                num.push(res); 
                }
                //将当前符号加入
                cal.push(s[i]);
            }
            else if(s[i]==')')//遇到右括号
            {
                if(cal.top()=='+')
                {
                    int res=0;
                    res+=num.top();num.pop();
                    res+=num.top();num.pop();
                    num.push(res);
                    cal.pop();
                }            
                else if(cal.top()=='-')
                {
                    int res=0;
                    res-=num.top();num.pop();
                    res+=num.top();num.pop();
                    num.push(res);
                    cal.pop();
                }    
                cal.pop(); //把左括号弹掉
            }
                
            else if(s[i]!=' ')cal.push(s[i]);   //加入当前符号,左括号  //别忘了忽略空格
            ++i;
        }   

        int res=num.top();
        num.pop();
        if(!cal.empty())
            if(cal.top()=='+')  res+=num.top();
            else res=num.top()-res;

        return res;
    }
private:
    int i;
    stack<int> num;
    stack<char> cal;
    int getNum(string s){
        long res=0;
        while(i<s.length()&&isdigit(s[i]))
            res=res*10+s[i++]-'0';
        return (int)res;
    }
};

优化代码——减少函数

class Solution {
public:
    int calculate(string s) {
        int n=s.length();
        i=0;
        while(i<n){
            if(isdigit(s[i])) {
                int NUM=0;
                while(i<n&&s[i]>='0')
                    NUM=NUM*10+(s[i++]-'0');
                num.push(NUM);
                i--;
            }
            //遇到符号,放入堆栈2
            else if(!cal.empty()&&(cal.top()=='+'||cal.top()=='-')&&(s[i]=='+'||s[i]=='-')){
                int res=0;
                char t=cal.top();
                cal.pop();
                if(t=='+'){ 
                res+=num.top();num.pop();res+=num.top();num.pop();
                num.push(res);
                }
                else if(t=='-')
                {
                res-=num.top();num.pop();res+=num.top();num.pop();   
                num.push(res); 
                }
                //将当前符号加入
                cal.push(s[i]);
            }
            else if(s[i]==')')//遇到右括号
            {
                if(cal.top()=='+')
                {
                    int res=0;
                    res+=num.top();num.pop();
                    res+=num.top();num.pop();
                    num.push(res);
                    cal.pop();
                }            
                else if(cal.top()=='-')
                {
                    int res=0;
                    res-=num.top();num.pop();
                    res+=num.top();num.pop();
                    num.push(res);
                    cal.pop();
                }    
                cal.pop(); //把左括号弹掉
            } 
            else if(s[i]!=' ')cal.push(s[i]);   //加入当前符号,左括号  //别忘了忽略空格
            ++i;
        }   

        int res=num.top();
        num.pop();
        if(!cal.empty())
            if(cal.top()=='+')  res+=num.top();
            else res=num.top()-res;
        return res;
    }
private:
    int i;
    stack<int> num;
    stack<char> cal;
};

解题：单堆栈解题——只考虑加减
每次得到数字num；
加入res，为结果；
（1）遇到-，则符号为-1， 遇到+，则符号为+1；
（2）若遇到（，则将res和sign压入堆栈，先计算括号中的数；
（3）遇到），则出栈sign和以前的res，res=sign*res+st.top();st.pop();；
最后返回res即可；

class Solution {
public:
    int calculate(string s) {
        int i=0;
        int n=s.length();
        int res=0;
        int sign=1;
        while(i<n){
            if(i<n&&s[i]>'0'){
                int num=0;
                while(i<n&&s[i]>='0')
                    num=num*10+(s[i++]-'0');
                res+=sign*num;
                i--;
            }
            else if(s[i]=='+') sign=1;
            else if(s[i]=='-') sign=-1;
            else if(s[i]=='(') {
                st.push(res);
                st.push(sign);
                res=0;
                sign=1;
            }
            else if(s[i]==')'){
                sign=st.top();st.pop();
                res=sign*res+st.top();st.pop();
            }
            i++;
        }
        return res;
    }
private:
    stack<int> st;
};