java使用栈实现综合计算器(中缀表达式)

栈实现综合计算器(中缀表达式)的问题:

目前正在学习尚硅谷-韩顺平图解Java数据结构和算法视频,老师讲的很好,记录一下。
视频地址:

https://www.bilibili.com/video/av54029771

中缀表达式:(3+4) 操作符在操作数之间
前缀表达式:(+34) 操作符在操作数之前
后缀表达式(逆波兰表达式):(34+) 操作符在操作数之后

思路分析:

java使用栈实现综合计算器(中缀表达式)_第1张图片

代码实现
public class Calculator {
	public static void main(String[] args) {
		// 定义一个表达式
		String expression = "50+5*8-20";
		// 定义相关变量
		ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
		ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
		int num1=0;
		int num2=0;
		int res =0;
		int oper=0;
		char ch = ' '; //定义每次扫描的字符
		int index=0; //定义扫描字符的索引
		StringBuilder sb = new StringBuilder();//用于拼接多位数
		while (true) {
			ch = expression.substring(index,index+1).charAt(0);
			if(numStack.isOper(ch)){
				//如果是一个操作符
				//进一步判断符号栈是否为空
				if (operStack.isEmpty()) {
					//符号栈为空直接入栈
					operStack.push(ch);
				}else{
					//符号栈不为空判断是否小于等于符号栈中的符号
					if(numStack.priority(ch)<=numStack.priority(operStack.peek())){
						//小于等于符号栈中的符号,弹出两个数和一个操作符计算并入数栈,将扫描的操作符入符号栈
						num1 = numStack.pop();
						num2 = numStack.pop();
						oper = operStack.pop();
						res = numStack.cal(num1, num2, oper);
						numStack.push(res);
						operStack.push(ch);
					}else{
						//扫描的操作符大于符号栈中的符号,直接入符号栈,不计算
						operStack.push(ch);
					}
				}
			}else {
				/*//如果是一个数字,直接如数栈
				numStack.push(ch-48);*/
				//直接入栈会造成只能计算单位数的问题,不能计算多位数。
				sb.append(ch);
				// 如果是最后一个,直接插入数栈
				if(index==expression.length()-1){
					numStack.push(Integer.parseInt(sb.toString()));
					break;
				}
				// 如果不是最后一个,向后看一位是否是数字
				if(numStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))){
					numStack.push(Integer.parseInt(sb.toString()));
					//将拼接的清空
					sb.delete(0,sb.length());
				}

			}
			index++;
			// 判断是否扫描完毕
			if(index>=expression.length()){
				break;
			}
		}
		//表达式扫描完毕,顺序从数栈和符号栈弹出计算
		while (true) {
			//如果符号栈为空,则计算完毕
			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("%s = %d\n",expression,numStack.pop());
	}
}
// 定义栈
class ArrayStack2{
	private int maxSize;// 定义栈的最大值
	private int[] stack;// 数组模拟栈
	private int top=-1;// 初始栈顶的位置

	// 构造器初始化栈的大小
	public ArrayStack2(int maxSize){
		this.maxSize = maxSize;
		stack = new int[maxSize];
	}

	// 判断栈满
	public boolean isFull(){
		return top==maxSize-1;
	}
	// 判断栈空
	public  boolean isEmpty(){
		return top==-1;
	}

	// 入栈
	public void push(int value){
		if(isFull()){
			System.out.println("栈满");
			return;
		}
		top++;
		stack[top]=value;
	}

	// 出栈
	public int pop(){
		if(isEmpty()){
			throw new RuntimeException("栈空");
		}
		int value = stack[top];
		top--;
		return value;
	}
	// 遍历
	public void list(){
		if (isEmpty()) {
			System.out.println("栈为空");
			return;
		}
		for (int i = top; i >=0 ; i--) {
			System.out.printf("stack[%d]=%d\n",i,stack[i]);
		}
	}

	//新增方法
	// 返回栈顶的值,不真正pop
	public int peek(){
		return stack[top];
	}
	//返回操作符的优先级,一般为程序员定义
	public int priority(int oper){
		if(oper=='*'||oper=='/'){
			return 1;
		} else if (oper == '+' || oper == '-') {
			return 0;
		}else{
			return -1;
		}
	}
	// 判断是否是一个操作符
	public boolean isOper(char val){
		return val=='*'||val=='/'||val=='+'||val=='-';
	}
	// 进行计算
	public int cal(int num1,int num2,int oper){
		int res = 0;
		switch (oper){
			case '*':
				res = num1*num2;
				break;
			case '/':
				res = num2/num1;
				break;
			case '+':
				res = num1+num2;
				break;
			case '-':
				res = num2-num1;
				break;
			default:
				break;
		}
		return res;
	}
}

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