栈的应用场景
//定义一个 ArrayStack 表示栈
class ArrayStack {
private int maxSize; // 栈的大小
private int[] stack; // 数组,数组模拟栈,数据就放在该数组
private int top = -1;// top表示栈顶,初始化为-1
//构造器
public ArrayStack(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
//栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入栈-push
public void push(int value) {
//先判断栈是否满
if(isFull()) {
System.out.println("栈满");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
//出栈-pop, 将栈顶的数据返回
public int pop() {
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空,没有数据~");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
//显示栈的情况[遍历栈], 遍历时,需要从栈顶开始显示数据
public void list() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("栈空,没有数据~~");
return;
}
//需要从栈顶开始显示数据
for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
}
public static List<String> toInfixExpressionList(String s){
//定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
List<String> ls = new ArrayList<String>();
int i = 0; //这时是一个指针,用于遍历 中缀表达式字符串
String str; // 对多位数的拼接
char c; // 每遍历到一个字符,就放入到c
for (int j = 0; j < s.length(); j++) {
//如果c是一个非数字,我需要加入到ls
if((c=s.charAt(j)) < 48 || (c=s.charAt(j)) > 57) {
ls.add("" + c);
}else{
str="";
i = j;
while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c=s.charAt(i)) <= 57){
str += c;
i++;
}
ls.add(str);
}
}
return ls;
}
public static List<String> parseSuffixExpreesionList(List<String> ls){
Stack<String> s1 = new Stack<>();
List<String> s2 = new ArrayList<>();
for (String item : ls){
if (item.matches("\\d+")){
s2.add(item);
}else if (item.equals("(")){
s1.push(item);
}else if (item.equals(")")){
while (!s1.peek().equals("(")){
s2.add(s1.pop());
}
s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈, 消除小括号
}else {//当item的优先级小于等于s1栈顶运算符, 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中,再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
while(s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item) ){
s2.add(s1.pop());
}
//还需要将item压入栈
s1.push(item);
}
}
//将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
while(s1.size() != 0) {
s2.add(s1.pop());
}
return s2;
}
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
public class PolandNotation {
public static void main(String[] args) {
String expression = "1+((2+3)*4)-5";//注意表达式
List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
System.out.println("中缀表达式对应的List=" + infixExpressionList); // ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
List<String> suffixExpreesionList = parseSuffixExpreesionList(infixExpressionList);
System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpreesionList); //ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
System.out.printf("expression=%d", calculate(suffixExpreesionList));
}
/*
1) 初始化两个栈:运算符栈s1和储存中间结果的栈s2;
2) 从左至右扫描中缀表达式;
3) 遇到操作数时,将其压s2;
4) 遇到运算符时,比较其与s1栈顶运算符的优先级:
1.如果s1为空,或栈顶运算符为左括号“(”,则直接将此运算符入栈;
2.否则,若优先级比栈顶运算符的高,也将运算符压入s1;
3.否则,将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中,再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较;
5) 遇到括号时:(1) 如果是左括号“(”,则直接压入s1(2) 如果是右括号“)”,则依次弹出s1栈顶的运算符,并压入s2,直到遇到左括号为止,此时将这一对括号丢弃
6) 重复步骤2至5,直到表达式的最右边
7) 将s1中剩余的运算符依次弹出并压入s2
8) 依次弹出s2中的元素并输出,结果的逆序即为中缀表达式对应的后缀表达式
*/
//即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
//方法:将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
public static List<String> parseSuffixExpreesionList(List<String> ls){
Stack<String> s1 = new Stack<>();
List<String> s2 = new ArrayList<>();
for (String item : ls){
if (item.matches("\\d+")){
s2.add(item);
}else if (item.equals("(")){
s1.push(item);
}else if (item.equals(")")){
while (!s1.peek().equals("(")){
s2.add(s1.pop());
}
s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈, 消除小括号
}else {//当item的优先级小于等于s1栈顶运算符, 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中,再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
while(s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item) ){
s2.add(s1.pop());
}
//还需要将item压入栈
s1.push(item);
}
}
//将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
while(s1.size() != 0) {
s2.add(s1.pop());
}
return s2;
}
//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){
Stack<String> stack = new Stack<>();
for (String str : ls){
if (str.matches("\\d+")){
stack.push(str);
}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;
switch (str){
case "+":
res = num1 + num2;
break;
case "-":
res = num1 - num2;
break;
case "*":
res = num1 * num2;
break;
case "/":
res = num1 / num2;
break;
}
stack.push("" + res);
}
}
return Integer.parseInt(stack.pop());
}
//方法:将 中缀表达式转成对应的List
// s="1+((2+3)×4)-5";
public static List<String> toInfixExpressionList(String s){
//定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
List<String> ls = new ArrayList<String>();
int i = 0; //这时是一个指针,用于遍历 中缀表达式字符串
String str; // 对多位数的拼接
char c; // 每遍历到一个字符,就放入到c
for (int j = 0; j < s.length(); j++) {
//如果c是一个非数字,我需要加入到ls
if((c=s.charAt(j)) < 48 || (c=s.charAt(j)) > 57) {
ls.add("" + c);
}else{
str="";
i = j;
while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c=s.charAt(i)) <= 57){
str += c;
i++;
}
ls.add(str);
}
}
return ls;
}
//编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
static class Operation {
private static int ADD = 1;
private static int SUB = 1;
private static int MUL = 2;
private static int DIV = 2;
//写一个方法,返回对应的优先级数字
public static int getValue(String operation) {
int result = 0;
switch (operation) {
case "+":
result = ADD;
break;
case "-":
result = SUB;
break;
case "*":
result = MUL;
break;
case "/":
result = DIV;
break;
}
return result;
}
}
}
matches() 方法用于检测字符串是否匹配给定的正则表达式。
调用此方法的 str.matches(regex) 形式与以下表达式产生的结果完全相同:
Pattern.matches(regex, str)
1.语法
public boolean matches(String regex)
2.参数
regex — 匹配字符串的正则表达式。
3.返回值
在字符串匹配给定的正则表达式时,返回 true。
而在本代码里:括号里甜\d意思就是匹配一个数字,\d+就是匹配一个或多个数字,前面多加一个\是因为要转义。