Stack栈之四则运算（取需）

package Lanwei_20150615Stack_Operate;

import java.util.Stack;

/**
 * 利用栈，进行四则运算的类 用两个栈来实现算符优先，一个栈用来保存需要计算的数据numStack,一个用来保存计算优先符priStack
 * 
 * 基本算法实现思路为：用当前取得的运算符与priStack栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；
 * 若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算； 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。各个优先级'(' > '*'
 * = '/' > '+' = '-' > ')'
 * 
 */
public class Operate {
	private Stack<Character> priStack = new Stack<Character>();// 操作符栈
	private Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();;// 操作数栈

	/**
	 * 传入需要解析的字符串，返回计算结果(此处因为时间问题，省略合法性验证)
	 * 
	 * @param str
	 *            需要进行技术的表达式
	 * @return 计算结果
	 */
	public int caculate(String str) {
		// 1.判断string当中有没有非法字符
		String temp;// 用来临时存放读取的字符
		// 2.循环开始解析字符串，当字符串解析完，且符号栈为空时，则计算完成
		StringBuffer tempNum = new StringBuffer();// 用来临时存放数字字符串(当为多位数时)
		StringBuffer string = new StringBuffer().append(str);// 用来保存，提高效率

		while (string.length() != 0) {
			temp = string.substring(0, 1);
			string.delete(0, 1);
			// 判断temp，当temp为操作符时
			if (!isNum(temp)) {
				// 1.此时的tempNum内即为需要操作的数，取出数，压栈，并且清空tempNum
				if (!"".equals(tempNum.toString())) {
					// 当表达式的第一个符号为括号
					int num = Integer.parseInt(tempNum.toString());
					numStack.push(num);
					tempNum.delete(0, tempNum.length());
				}
				// 用当前取得的运算符与栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算；
				// 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。

				// 判断当前运算符与栈顶元素优先级，取出元素，进行计算(因为优先级可能小于栈顶元素，还小于第二个元素等等，需要用循环判断)
				while (!compare(temp.charAt(0)) && (!priStack.empty())) {
					int a = (int) numStack.pop();// 第二个运算数
					int b = (int) numStack.pop();// 第一个运算数
					char ope = priStack.pop();
					int result = 0;// 运算结果
					switch (ope) {
					// 如果是加号或者减号，则
					case '+':
						result = b + a;
						// 将操作结果放入操作数栈
						numStack.push(result);
						break;
					case '-':
						result = b - a;
						// 将操作结果放入操作数栈
						numStack.push(result);
						break;
					case '*':
						result = b * a;
						// 将操作结果放入操作数栈
						numStack.push(result);
						break;
					case '/':
						result = b / a;// 将操作结果放入操作数栈
						numStack.push(result);
						break;
					}

				}
				// 判断当前运算符与栈顶元素优先级， 如果高，或者低于平，计算完后，将当前操作符号，放入操作符栈
				if (temp.charAt(0) != '#') {
					priStack.push(new Character(temp.charAt(0)));
					if (temp.charAt(0) == ')') {// 当栈顶为'('，而当前元素为')'时，则是括号内以算完，去掉括号
						priStack.pop();
						priStack.pop();
					}
				}
			} else
				// 当为非操作符时（数字）
				tempNum = tempNum.append(temp);// 将读到的这一位数接到以读出的数后(当不是个位数的时候)
		}
		return numStack.pop();
	}

	/**
	 * 判断传入的字符是不是0-9的数字
	 * 
	 * @param str
	 *            传入的字符串
	 * @return
	 */
	private boolean isNum(String temp) {
		return temp.matches("[0-9]");
	}

	/**
	 * 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 (priStack.empty()) {
			// 当为空时，显然 当前优先级最低，返回高
			return true;
		}
		char last = (char) priStack.lastElement();
		// 如果栈顶为'('显然，优先级最低，')'不可能为栈顶。
		if (last == '(') {
			return true;
		}
		switch (str) {
		case '#':
			return false;// 结束符
		case '(':
			// '('优先级最高,显然返回true
			return true;
		case ')':
			// ')'优先级最低，
			return false;
		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 static void main(String args[]) {
		Operate operate = new Operate();
		int t = operate.caculate("(3+4*(4*10-10/2)#");
		System.out.println(t);
	}

}