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2023-06(2)

LeetCode之计算器

发布于2021-03-13 14:05     阅读(694)     评论(0)     点赞(30)     收藏(3)


这个思想能够解决含有+ - * /()的表达式

步骤:

一、对表达式进行预处理,把式子中的空格去掉,把(-10)替换为(0-10);

如:String s = "1 + 10 + 5 * (-10 + 5)"

对s进行预处理

  1. s = s.replaceAll(" ","");
  2. s = s.replaceAll("\\(-", "(0-",);
  3. char[] chars = s.toCharArray();

得到结果 s = "1+10+5*(0-10+5)"

二、使用两个栈 stNums 和 stOps分别存放数字和操作符:

由于第一个数可能是负数,为了减少边界判断。一个小技巧是先往 stNums 添加一个 0

  1. // 创建一个栈来存放所有的数字
  2. Deque<Integer> stNums = new ArrayDeque<>();
  3. // 为了防止第一个数为负数,先往 nums 加个 0
  4. stNums.addLast(0);
  5. // 创建一个栈存放所有运算符
  6. Deque<Character> stOps = new ArrayDeque<>();

注意:为什么我们用双端队列来Deque来模拟栈呢?

因为Java堆栈Stack类已经过时,Java官方推荐使用Deque替代Stack使用。可以通过Deque的addLast()/offerLast(), removaLast()/pollLast(), getLast()/peekLast() 来达到栈后进先出的效果


三、然后从前往后进行遍历,:

  • 当chars[i] >= '0' && chars[i] <= '9' : 从当前位置开始继续往后取,用num来记录,最后放入stNums
  1. if(chars[i] >= '0' && chars[i] <= '9'){
  2. int num = ch - '0'; //num存储当前数字 比如出现123的情况
  3. while(i + 1 < len && chars[i + 1] >= '0' && chars[i + 1] <= '9'){
  4. num = num * 10 + (chars[i + 1] - '0');
  5. i++;
  6. }
  7. stNums.offerLast(num)
  8. }
  • 当chars[i] == ‘+’ || ‘-’ || ‘*’ || ‘/’ || ‘^’ || ‘%’ : 需要将操作放入stOps 中。在放入之前,需要比较该运算符和stOps栈内的运算符,当「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等的时候,对放入栈类的数先进行计算直到stOps中遇见「栈内运算符」比「当前运算符」优先级低时候或者遇到左括号结束,并把当前操作符放入stOps中
  • 当chars[i] == '('  : 直接加入 ops 中,等待与之匹配的 ')'
  • 当chars[i] == ')'  : 使用现有的 stNums 和 stOps 进行计算,直到遇到左边最近的一个左括号为止,计算结果放到 stNums中

例子 只有「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等,才进行运算 是什么意思:

因为我们是从前往后做的,假设我们当前已经扫描到 2 + 1 了(此时stNums中为: 2 1, stOps为 +)。

如果后面出现的 + 2 或者 - 1 的话,满足「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等,可以将 2 + 1 算掉,把结果放到 nums 中(此时stNums中为: 3, stOps为 );
如果后面出现的是 * 2 或者 / 1 的话,不满足「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等,这时候不能计算 2 + 1,则把* 2放入栈中(此时stNums中为: 2 1 2, stOps为 + *)。

  1. // 使用 map 维护一个运算符优先级
  2. // 这里的优先级划分按照「数学」进行划分即可,数字越高优先级越高
  3. Map<Character, Integer> map = new HashMap<>(){{
  4. put('-', 1);
  5. put('+', 1);
  6. put('*', 2);
  7. put('/', 2);
  8. put('%', 2);
  9. put('^', 3);
  10. }};
  11. static int calculate(String s) {
  12. // 将所有的空格去掉
  13. s = s.replaceAll(" ", "");
  14. //将 (- 替换为 (0-
  15. s = s.replaceAll("\\(-", "(0-");
  16. char[] chars = s.toCharArray();
  17. int len = s.length();
  18. // 创建一个栈来存放所有的数字
  19. Deque<Integer> stNums = new ArrayDeque<>();
  20. // 为了防止第一个数为负数,先往 nums 加个 0
  21. stNums.offerLast(0);
  22. // 创建一个栈存放所有运算符
  23. Deque<Character> stOps = new ArrayDeque<>();
  24. for (int i = 0; i < len; i++) {
  25. char ch = chars[i];
  26. if(ch >= '0' && ch <= '9'){
  27. int num = ch - '0'; //num存储当前数字 比如出现123的情况
  28. while(i + 1 < len && chars[i + 1] >= '0' && chars[i + 1] <= '9'){
  29. num = num * 10 + (chars[i + 1] - '0');
  30. i++;
  31. }
  32. stNums.offerLast(num);
  33. }
  34. else if (ch == '(') {
  35. stOps.offerLast(ch);
  36. }
  37. else if (ch == ')') {
  38. // 计算到最近一个左括号为止
  39. while (!stOps.isEmpty()) {
  40. if (stOps.peekLast() != '(') {
  41. calc(stNums, stOps);
  42. } else {
  43. stOps.pollLast();
  44. break;
  45. }
  46. }
  47. }
  48. else {
  49. // 有一个新操作要入栈时,先把栈内可以算的都算了
  50. // 只有满足「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等,才进行运算,直到运算完毕
  51. while (!stOps.isEmpty() && stOps.peekLast() != '(') {
  52. char prev = stOps.peekLast(); //检查stOps尾部运算符与当前运算符优先级谁高
  53. if (map.get(prev) >= map.get(ch)) {
  54. calc(stNums, stOps);
  55. } else {
  56. break;
  57. }
  58. }
  59. stOps.offerLast(ch);
  60. }
  61. }
  62. // 将剩余的计算完
  63. while (!stOps.isEmpty()) calc(stNums, stOps);
  64. return stNums.peekLast();
  65. }
  66. static void calc(Deque<Integer> stNums, Deque<Character> stOps) {
  67. if (stNums.isEmpty() || stNums.size() < 2) return; //当stNums为空或者只存一个数的时候没法运算直接返回
  68. if (stOps.isEmpty()) return; //当stOps为空时候没法运算直接返回
  69. int num2 = stNums.pollLast(), num1 = stNums.pollLast();
  70. char op = stOps.pollLast();
  71. int res = 0;
  72. if (op == '+') {
  73. res = num1 + num2;
  74. } else if (op == '-') {
  75. res = num1 - num2;
  76. } else if (op == '*') {
  77. res = num1 * num2;
  78. } else if (op == '/') {
  79. res = num1 / num2;
  80. } else if (op == '^') {
  81. res = (int)Math.pow(num1, num2);
  82. } else if (op == '%') {
  83. res = num1 % num2;
  84. }
  85. //把计算结果重现放入栈中
  86. stNums.offerLast(res);
  87. }

 

 

 



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作者:zhqu4399

链接:http://www.javaheidong.com/blog/article/114301/3bedccad2391086407eb/

来源:java黑洞网

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