数据结构之栈—强大的四则复杂运算计算器(媲美windows自带的科学计算器)【中缀转后缀表达式】
标签:出现 get public 全局变量 lse static void 直接 括号
比windows自带计算器还强的四则复杂运算计算器!
实测随机打出两组复杂算式:-7.5 * 6 / ( -2 + ( -6.5 - -5.22 ) )与7.5+-3*8/(7+2)
windows的科学计算器计算结果分别为:-3.28(错误)和9(错误),全错!!!不信的小伙伴可以口算下。
正确答案是:13.71951219512195和4.833333333333334
中缀表达式转后缀表达式并进行计算的计算器(支持带负号、括号和小数的加减乘除运算)
一步一步来
假设有这样一个算式:-7.5 * 6 / ( -2 + ( -6.5 - -5.22 ) )
我们先要将这一字符串进行分析,哪些是数字,哪些是符号。(比如:-7.5就是数字)
具体代码如下:
// 表达式转中缀表达式(支持小数点,负数,小括号)
public List getList(String expression) {
List exp = new ArrayList();//存放解析后的中缀表达式
String merge = "";
int index = 0;
char ch, ch1 = 0;
boolean flag = false;
expression = expression.replace(" ", "");
while (index != expression.length()) {
ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
merge += ch;
if (index // 防止下标越界
ch1 = expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0);
if (isOper(ch1)) {
exp.add(merge);
merge = "";
flag = false;
} else if (isOper(ch)) {
if (flag == false && exp.size() > 0) {
exp.add(merge);
merge = "";
flag = false;
}
}
if (ch == ‘(‘ && ch1 == ‘-‘ || isOper(ch) && ch1 == ‘-‘)
flag = true;
}
index++;
}
exp.add(merge);
return exp;
}
接下来就是重头戏了!!!中缀表达式—>后缀表达式思路分析图:
遵循以上红字规则处理第二个左括号“(”后面的元素,直到右括号“)”
将符号栈中所有符号弹出加入到集合List中,直到碰到一个与右括号匹配的左括号
以上就是从中缀表达式转换到后缀表达式的图解!得:后缀表达式为:7.5 - 6 * 2 - 6.5 - 5.22 - - + /
下面是代码详解:
// 中缀表达式转后缀表达式(有个记录负号索引的全局变量minus,方便计算)
public List toRPN(String expression) {
List list=getList( expression );
List rPN=new ArrayList();// 用于存放后缀表达式
Stack exp=new Stack();// 用于操作判断符号
minus=new ArrayList();
for (String s : list) {// 将中缀表达式每个元素list遍历
if (isOper( s )) {// 如果字符串是+-*/
if (exp.isEmpty())// 如果栈是空,那么就直接入栈
exp.push( s );//-7.5*6/(-2+(-6.5- -5.22))
else if (priority( s ) // 如果栈里面有运算符,那么就和栈顶运算符比较优先级
rPN.add( exp.pop() );// 当前运算符优先级小于栈顶运算符,就把栈顶运算符弹出加入到后缀表达式rPN列表中
exp.push( s );// 然后压入当前运算符
} else
exp.push( s );
} else if (s.equals( ")" )) {// 如果当前字符串是‘)’那么就将栈顶字符串加入add到List rPN中,直到栈顶字符串为"("
while (!exp.peek().equals( "(" )) {
rPN.add( exp.pop() );
}
exp.pop();// 一定要记得将左括号(弹出去,代表一对小括号完成计算
} else if (s.equals( "(" ))
exp.push( s );// 如果是左括号就直接入栈
else {// 否则就是数字,直接加入rPN中
if (s.charAt( 0 ) == ‘-‘) {
rPN.add( s.substring( 1, s.length() ) );
rPN.add( "" + s.charAt( 0 ) );
minus.add( rPN.size() - 1 );//全局变量minus负号索引list集合
} else
rPN.add( s );
}
}
while (!exp.isEmpty()) {// 最后扫描完list后,将栈exp中的字符串依次加入到rPN后缀表达式列表中
rPN.add( exp.pop() );
}
return rPN;
}
计算后缀表达式思路分析图:
接下来处理运算符号:
重复以上动作,直到后缀表达式List为空,即得:
后缀表达式计算代码:
// 后缀表达式list进行计算
public double calcRPN(List rPN) {
Stack numStack=new Stack();
boolean flag=false;//用来标记是否处理过负号
for (int i=0; i ) {
if (isOper( rPN.get( i ) )) {
if (rPN.get( i ).equals( "-" )) {//这里判断两次,是为了提高查找负号索引位置的效率
for (int j=0; j //遍历后缀表达式集合中记录的负号的索引下标
if (i == minus.get( j )) {//如果rPN后缀表达式的下标等于minus集合中记录的负号索引下标
String min=rPN.get( i );//说明此位置的‘-’号,为负号而不是减号
Double num=numStack.pop();//那么就pop出数栈,和-拼接
numStack.push( Double.parseDouble( min + num ) );
flag=true;
continue;
}
}
if (flag) {
flag=false;
continue;
}
}//下面就是常规计算,一定要思量上面两个continue的作用
double num1=numStack.pop();
double num2=numStack.pop();
numStack.push( calc( num1, num2, rPN.get( i ).charAt( 0 ) ) );
} else {//如果是数字就直接丢到数栈
numStack.push( Double.valueOf( rPN.get( i ) ) );
}
}
return numStack.pop();
}
接下来是完成源代码:
public class ReversePolishNotationCalcDemo {
List minus;//用于记录符号出现的索引
public static void main(String[] args) {
String expression="-7.5*6/(-2+(-6.5- -5.22))";// 7.5 - 6.5 5.22 - - *
expression="7.5+-3*8/(7+2)";
ReversePolishNotationCalcDemo rpn=new ReversePolishNotationCalcDemo();
System.out.print( "中缀表达式为:" );
rpn.getList( expression ).forEach( System.out::print );
// for (String s : rpn.getList(expression)) {
// System.out.printf("%s ", s);
// }
System.out.println();
System.out.print( "后缀表达式为:" );
for (String s : rpn.toRPN( expression )) {
System.out.printf( "%s ", s );
}
System.out.println();
double result=rpn.calcRPN( rpn.toRPN( expression ) );
System.out.println( expression.replace( " ", "" ) + " = " + result );
}
// 后缀表达式list进行计算
public double calcRPN(List rPN) {
Stack numStack=new Stack();
boolean flag=false;
for (int i=0; i ) {
if (isOper( rPN.get( i ) )) {
if (rPN.get( i ).equals( "-" )) {
for (int j=0; j ) {
if (i == minus.get( j )) {
String min=rPN.get( i );
Double num=numStack.pop();
numStack.push( Double.parseDouble( min + num ) );
flag=true;
continue;
}
}
if (flag) {
flag=false;
continue;
}
}
double num1=numStack.pop();
double num2=numStack.pop();
numStack.push( calc( num1, num2, rPN.get( i ).charAt( 0 ) ) );
} else {
numStack.push( Double.valueOf( rPN.get( i ) ) );
}
}
return numStack.pop();
}
// 中缀表达式转后缀表达式
public List toRPN(String expression) {
List list=getList( expression );
List rPN=new ArrayList();// 用于存放后缀表达式
Stack exp=new Stack();// 用于操作判断符号
minus=new ArrayList();
for (String s : list) {// 将中缀表达式每个元素list遍历
if (isOper( s )) {// 如果字符串是+-*/
if (exp.isEmpty())// 如果栈是空,那么就直接入栈
exp.push( s );//-7.5*6/(-2+(-6.5- -5.22))
else if (priority( s ) // 如果栈里面有运算符,那么就和栈顶运算符比较优先级
rPN.add( exp.pop() );// 当前运算符优先级小于栈顶运算符,就把栈顶运算符弹出加入到后缀表达式rPN列表中
exp.push( s );// 然后压入当前运算符
} else
exp.push( s );
} else if (s.equals( ")" )) {// 如果当前字符串是‘)’那么就将栈顶字符串加入add到List rPN中,直到栈顶字符串为"("
while (!exp.peek().equals( "(" )) {
rPN.add( exp.pop() );
}
exp.pop();// 一定要记得将左括号(弹出去,代表一对小括号完成计算
} else if (s.equals( "(" ))
exp.push( s );// 如果是左括号就直接入栈
else {// 否则就是数字,直接加入rPN中
if (s.charAt( 0 ) == ‘-‘) {
rPN.add( s.substring( 1, s.length() ) );
rPN.add( "" + s.charAt( 0 ) );
minus.add( rPN.size() - 1 );
} else
rPN.add( s );
}
}
while (!exp.isEmpty()) {// 最后扫描完list后,将栈exp中的字符串依次加入到rPN后缀表达式列表中
rPN.add( exp.pop() );
}
System.out.println( "负号出现的索引:" + Arrays.toString( minus.toArray() ) );
return rPN;
}
// 表达式转中缀表达式(支持小数点,负数,小括号)
public List getList(String expression) {
List exp=new ArrayList();
String merge="";
int index=0;
char ch, ch1=0;
boolean flag=false;
expression=expression.replace( " ", "" );
while (index != expression.length()) {
ch=expression.substring( index, index + 1 ).charAt( 0 );
merge+=ch;
if (index // 防止下标越界
ch1=expression.substring( index + 1, index + 2 ).charAt( 0 );
if (isOper( ch1 )) {
exp.add( merge );
merge="";
flag=false;
} else if (isOper( ch )) {
if (flag == false && exp.size() > 0) {//-7.5*6/(-2+(-6.5- -5.22))
exp.add( merge );
merge="";
flag=false;
}
}
if (ch == ‘(‘ && ch1 == ‘-‘ || isOper( ch ) && ch1 == ‘-‘)
flag=true;
}
index++;
}
exp.add( merge );
return exp;
}
public boolean isOper(String oper) {
return oper.equals( "+" ) || oper.equals( "-" ) || oper.equals( "*" ) || oper.equals( "/" );
}
public boolean isOper(char oper) {
return oper == ‘+‘ || oper == ‘-‘ || oper == ‘*‘ || oper == ‘/‘ || oper == ‘(‘ || oper == ‘)‘;
}
public int priority(String s) {
if (s.equals( "+" ) || s.equals( "-" ))
return 0;
if (s.equals( "*" ) || s.equals( "/" ))
return 1;
return -1;
}
public double calc(double num1, double num2, int oper) {
switch (oper) {
case ‘+‘:
return num1 + num2;
case ‘-‘:
return num2 - num1;
case ‘*‘:
return num1 * num2;
case ‘/‘:
return num2 / num1;
default:
break;
}
return 0;
}
}
完整源代码
数据结构之栈—强大的四则复杂运算计算器(媲美windows自带的科学计算器)【中缀转后缀表达式】
标签:出现 get public 全局变量 lse static void 直接 括号
原文地址:https://www.cnblogs.com/taichiman/p/12729530.html
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