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棧的應用-四則運算(中綴與字尾表示式轉換--Java原始碼)

參考連結
結合原文章,做了一定修改,增加Java原始碼實現

1. 概述

對於四則運算表示式的計算,是輸入資料結構中棧的應用,即重點是中綴表示式轉換為字尾表示式

2. 字尾表示式計算

  • 為了解釋字尾表示式的好處,我們先來看看,計算機是如何計算字尾表示式的
  • 字尾表示式例項9 3 1 - 3 * + 10 2 / +
  • 計算規則:從左到右遍歷表示式的每個數字和符號,遇到數字就進棧,遇到是符號,就將處於棧頂的兩個數字出棧,進行計算,然後計算結果進棧,一直到最終獲得結果。
  • 計算過程:


3. 中綴表示式轉字尾表示式

我們把平時標準的四則運算表示式比如9+(3-1)*3+10/2

叫做中綴表示式。
中綴表示式:9+(3-1)*3+10/2轉換字尾表示式9 3 1 - 3 * + 10 2 / +

  • 轉換規則

    1. 噹噹前字元為數字時,直接輸出;
    2. 噹噹前字元為(時,將其壓棧;
    3. 噹噹前字元為)時,則彈出堆疊中最上的(之前的所有運算子並輸出,然後刪除堆疊中的(
    4. 噹噹前字元為運算子時,則依次彈出堆疊中優先順序大於等於當前運算子的(到”(“之前為止),輸出,再將當前運算子壓棧;
      最後彈出所有棧中的內容輸出
  • 轉換過程




4. 原始碼實現

package data_structure;

import java.util.*;
import java.util.regex.Matcher;
import
java.util.regex.Pattern; /** * 棧的應用 * https://blog.csdn.net/u011857433/article/details/79993385 * 四則運算表示式求職,中綴表示式與字尾表示式轉換 */ public class ReversePoland { public static void main(String[] args) { // Calculation1("9 3 1 - 3 * + 10 2 / +"); System.out.println(Calculation2("9 + ( 3 - 1 ) * 3 + 10 / 2"
)); } /** * 計算字尾表示式 * @param inputString 9 3 1 - 3 * + 10 2 / + 以空格分隔 */ public static int Calculation1(String inputString){ String[] input = inputString.split(" "); Stack<Integer> stack = new Stack<>(); for (int i = 0; i < input.length; i++) { String s = input[i]; if (isNumber(s)) //如果是數字,則入棧 stack.push(Integer.valueOf(s)); else { //遇到運算子,則從棧中彈出兩個數字,進行運算 int n1 = stack.pop(); int n2 = stack.pop(); int res = 0; switch (s){ case "+":res = n1 + n2;break; case "-":res = n2 - n1;break; case "*":res = n1 * n2;break; case "/":res = n2 / n1;break; } stack.push(res); } } return stack.pop(); } /** * 將中綴表示式轉化為字尾表示式 * @param string 9 + ( 3 - 1 ) * 3 + 10 / 2 * @return */ public static String Calculation2(String string){ Stack<String> stack = new Stack(); String[] chars = string.split(" "); String res = ""; for (int i = 0; i < chars.length; i++) { String s = String.valueOf(chars[i]); if (isNumber(s)){ if (res.length()==0) res += s; else res += " "+s; }else { if (s.equals("(")){ stack.push(s); }else { if (s.equals(")")){ String t = ""; String s1 = ""; while (!(t = stack.pop()).equals("(")){ s1 += " "+t; } res += s1; }else { int priority = getPriority(s); String s1 = ""; boolean flag = false; while (!stack.empty()){ flag = false; s1 = stack.pop(); if (s1.equals("(")){ // stack.push("("); break; } if (getPriority(s1) >= priority){ res += " " + s1; flag = true; } } if (!s1.equals("") && !flag) stack.push(s1); stack.push(s); } } } } while (!stack.empty()){ res += " " + stack.pop(); } return res; } //獲取運算子的優先順序 public static int getPriority(String s){ Map<String,Integer> map = new HashMap<>(); map.put("+",0); map.put("-",0); map.put("*",1); map.put("/",1); map.put("(",2); map.put(")",2); return map.get(s); } public static boolean isNumber(String c){ Pattern pattern = Pattern.compile("^(0|[1-9][0-9]*)$"); Matcher matcher = pattern.matcher(c); boolean res = matcher.find(); return res; } }

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