java 中缀表达式转后缀表达式 后缀表达式求值

中缀表达式转后缀表达式

1、初始化两个栈1：s1运算符号栈，s2：中间结果栈

2、从左至右扫描中缀表达式

3、遇到数字直接入s2

4、遇到运算符，比较其与s1栈顶符号的优先级

（1）如果s1为空，或者栈顶运算符为左括号'(',则直接将此运算符入栈

（2）否则，如果优先级比栈顶运算符高，则将运算符压入s1

（3）如果优先级小于等于栈顶运算符，则将s1栈顶运算符弹出并压入s2，转到4.1继续比较。

5、遇到括号

（1）如果是左括号'('，直接入s1

（2）如果是有括号')', 依次弹出s1栈顶符号，并压入s2，直到遇到左括号位置，并将这一对括号丢弃

重复2-5，直到表达式的最右边 将s1中剩余元素依次弹出并压入s2.

后缀表达式求值

（1） 从左向右扫描表达式，遇到数字，直接入栈

（2） 遇到运算符，弹出栈顶两个数，使用运算符计算，并将结果入栈。

（3） 重复上述操作，直到表达式最右端，最后运算得出的值即为表达式运算结果

public class Midfix2Suffix {

    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 2;
    private static int DIV = 2;

    // 将表达式转为列表形式，方便后续操作
    public List getExpressionList(String expression) {
        List expressionList = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        char ch = ' ';
        StringBuilder tmp = new StringBuilder();
        while (i < expression.length()) {
            if ((ch = expression.charAt(i)) < 48 || (ch = expression.charAt(i)) > 57) {
                expressionList.add("" + ch);
                i++;
            } else {
                while (i < expression.length() && (ch = expression.charAt(i)) >= 48 && (ch = expression.charAt(i)) <= 57) {
                    tmp.append(ch);
                    i++;
                }
                expressionList.add(tmp.toString());
                tmp = new StringBuilder();
            }
        }
        return expressionList;
    }

    
    // 中缀表达式转后缀表达式
    public List ToSuffix(List midList) {
        Stack symbolStack = new Stack<>();
        // 整个算法过程中，resStack没有pop操作，且最后还需逆序输出，因此使用List表示
        List resStack = new ArrayList<>();
        for (String item : midList) {
            if (item.matches("\\d+")) {
                resStack.add(item);
            } else if ("(".equals(item)) {
                symbolStack.push(item);
            } else if (")".equals(item)) {
                while (!"(".equals(symbolStack.peek())) {
                    resStack.add(symbolStack.pop());
                }
                symbolStack.pop();
            } else {
                while (!symbolStack.isEmpty() && priority(item) <= priority(symbolStack.peek())) {
                    resStack.add(symbolStack.pop());
                }
                symbolStack.push(item);
             }
        }
        while (!symbolStack.isEmpty()) {
            resStack.add(symbolStack.pop());
        }
        return resStack;
    }

    

    // 后缀表达式计算
    public int calculator(List suffixList) {
        Stack stack = new Stack<>();
        for (String item : suffixList) {
            if (item.matches("\\d+"))
                stack.push(item);
            else {
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                switch (item) {
                    case "+":
                        res = num1 + num2;
                        break;
                    case "-":
                        res = num2 - num1;
                        break;
                    case "*":
                        res = num1 * num2;
                        break;
                    case "/":
                        res = num2 / num1;
                        break;
                }
                stack.push("" + res);
            }
        }
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }


    // 返回运算符优先级
    public int priority(String operation) {
        return switch (operation) {
            case "+" -> ADD;
            case "-" -> SUB;
            case "*" -> MUL;
            case "/" -> DIV;
            default -> 0;
        };
    }
}