java String实现加，减，乘，除运算

分析过程

分析运算的几种情况：

• 带有括号（不考虑大，小，中括号，统称括号） 例如3*（2-1）
• 带负数，例如3+（-2）
• 其他正常的情况

运算情况：

• 运算符优先级考虑，这个很明显，先“*”，“/”，再"+","-"最后是括号

计算不带字符串的计算，我采用了2个栈来存放，一个栈存放符号，另一个存放数字，当存放符号时发现，当前的符号比栈顶得符号优先级低或者相等，就讲栈中的数据进行计算。例如 a+b-c，按照正常顺序，存放“-”是，数字栈中存放有a.b,而符号栈中存放有“+”，此时，进行判断，发现“+”与“-”优先级相等，于是计算 a +b的值（假设a+b=d）.计算后数字栈中将存放d,而符号栈将只存放"-".以此类推。

package com.example.cmcc.util;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.Stack;

/**
 * 
 *     author : lzy
 *     e-mail : [email protected]
 *     time   : 2017/05/16
 *     desc   :
 * 
 */

public class StringCaculate {

    private Stack numbers = new Stack();

    private Stack chs = new Stack();

    /**
     * 比较当前操作符与栈顶元素操作符优先级，如果比栈顶元素优先级高，则返回true，否则返回false
     *
     * @param str 需要进行比较的字符
     * @return 比较结果 true代表比栈顶元素优先级高，false代表比栈顶元素优先级低
     */
    private boolean compare(char str) {
        if (chs.empty()) {
            // 当为空时，显然 当前优先级最低，返回高
            return true;
        }
        char last = (char) chs.lastElement();
        switch (str) {
            case '*': {
                // '*/'优先级只比'+-'高
                if (last == '+' || last == '-')
                    return true;
                else
                    return false;
            }
            case '/': {
                if (last == '+' || last == '-')
                    return true;
                else
                    return false;
            }
            // '+-'为最低，一直返回false
            case '+':
                return false;
            case '-':
                return false;
        }
        return true;
    }

    public BigDecimal caculate(String st) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer(st);
        StringBuffer num = new StringBuffer();
        String tem = null;
        char next;
        while (sb.length() > 0) {
            tem = sb.substring(0, 1);// 获取字符串的第一个字符
            sb.delete(0, 1);
            if (isNum(tem.trim())) {
                num.append(tem);// 如果是数字，将其放入num当中
            } else {

                if (num.length() > 0 && !"".equals(num.toString().trim())) {// 当截取的字符不是数字时，则认为num中放置的时一个完整的数字，
                    // 如123+1,当获取到+时，前面的123可以认为是一个完整的数
                    BigDecimal bd = new BigDecimal(num.toString().trim());
                    numbers.push(bd);
                    num.delete(0, num.length());
                }
                // 如果chs为空，这认为这时第一个字符直接放入
                if (!chs.isEmpty()) {
                    // 当当前的运算符优先级等于或者小于栈顶得预算符时，做运算.
                    // 例如,1+2+3,当截取到2,3之间的“+”与1,2之间的"+"优先级相等时，可以先计算1+2，使其变成3+3
                    // 同样，1*2+3,当截取到2,3之间的“+”与1,2之间的"*"优先级小，可以先计算1*2，使其变成2+3

                    while (!compare(tem.charAt(0))) {
                        caculate();
                    }
                }
                // 当数字栈也为空时,既运算式的第一个数字为负数时
                if (numbers.isEmpty()) {
                    num.append(tem);
                } else {
                    chs.push(new Character(tem.charAt(0)));
                }
                // 判断后一个字符是否为“-”号，为"-"号时，认为数字为负数
                // 例如 1*2*(-5)，因为此运算不计算()，因此将被改写为1*2*-5,如此情况，须将"-"认为是负数表达式而非减号
                next = sb.charAt(0);
                if (next == '-') {
                    num.append(next);
                    sb.delete(0, 1);
                }

            }
        }
        // 由于前面将数字放入栈时，是通过获取符号为时处理，导致最后一个数字没有放入栈中，因此将最后的数字放入栈中
        BigDecimal bd = new BigDecimal(num.toString().trim());
        numbers.push(bd);
        // 此时符号栈上最多只有2个符号，并且栈顶得符号优先级高，做运算
        while (!chs.isEmpty()) {
            caculate();
        }
        return numbers.pop();
    }


    BigDecimal result = null;// 运算结果

    private void caculate() {
        BigDecimal b = numbers.pop();// 第二个运算数
        BigDecimal a = null;// 第一个运算数
        a = numbers.pop();
        char ope = chs.pop();

        switch (ope) {
            // 如果是加号或者减号，则
            case '+':
                result = a.add(b);
                // 将操作结果放入操作数栈
                DebugLog.e(">>>>>>>>>>>>>" + result);
                numbers.push(result);
                break;
            case '-':
                // 将操作结果放入操作数栈
                result = a.subtract(b);
                DebugLog.e(">>>>>>>>>>>>>" + result);
                numbers.push(result);
                break;
            case '*':
                result = a.multiply(b);
                DebugLog.e(">>>>>>>>>>>>>" + result);
                // 将操作结果放入操作数栈
                numbers.push(result);
                break;
            case '/':
                result = a.divide(b);// 将操作结果放入操作数栈
                DebugLog.e(">>>>>>>>>>>>>" + result);
                numbers.push(result);
                break;
        }
    }

    public String getResult() {
        return result.toString();
    }

    private boolean isNum(String num) {
        return num.matches("[0-9]");
    }

    /**
     * 功能描述。
     * 解析，将带有括号的运算符变成没有带括号的字运算
     */
    public BigDecimal parse(String st) {
        int start = 0;
        StringBuffer sts = new StringBuffer(st);
        int end = -1;
        while ((end = sts.indexOf(")")) > 0) {
            String s = sts.substring(start, end + 1);
            int first = s.lastIndexOf("(");
            BigDecimal value = caculate(sts.substring(first + 1, end));
            sts.replace(first, end + 1, value.toString());
        }
        DebugLog.e(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>" + sts.toString());
        return caculate(sts.toString());
    }

}