Java代码栈的实例----表达式计算

1）使用两个栈

​ 1.数栈（numberStack）：存放数

​ 2.符号栈（operStack）：存放运算符

2）思路分析

​ 1.通过一个索引index值，遍历表达式

​ 2.如果索引发现一个数字，就入数栈

​ 3.如果索引发现一个符号，就有如下情况

​ 3.1如果发现当前符号栈为空，就直接入栈

​ 3.2如果符号栈有操作符，就进行比较，如果当前符号的优先级小于或者等于栈中操作符，就需要从数栈中pop出两个数，再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，得到结果再入数栈，然后将当前运算符入符号栈。**如果当前符号的优先级大于栈中操作符，**直接入栈。

​ 4.当表达式扫描完毕，就顺序从数栈和符号栈进行pop出相应的数和符号

​ 5.最后数栈只有一个数字，就是运算结果

3）代码实现

package com.cwnu.stack;

public class CalculatorStack {
    public static void main(String[] args) {
        //输入表达式
        String expression = " 2 / 1 + 3 * 3 - 2";
        expression = expression.replaceAll(" ", "");//将表达式的空格去除
        char[] expressArray = expression.toCharArray();//将表达式转变为数组
        //创建两个栈，数栈还有符号栈
        ArrayStack2 numberStack = new ArrayStack2(10);//数栈
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);//符号栈
        int index = 0;
        String keepNum = "";
        for (char e : expressArray) {
            //判断是否为运算符
            if (isOper(e)) {
                //判断符号栈是否为空，如果为空，直接入栈
                if (operStack.isEmpty()) {
                    operStack.push(e);
                } else {
                    //判断当前符号和栈顶的符号的优先级
                    if (priority(e) > priority(operStack.showTop())) {
                        //如果当前符号大于栈顶元素符号就直接入栈
                        operStack.push(e);
                    } else {
                        //如果当前符号的优先级小于或者等于栈中操作符，就需要从数栈中pop出两个数，
                        // 再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，得到结果再入数栈，然后将当前运算符入符号栈
                        int num1 = numberStack.pop();
                        int num2 = numberStack.pop();
                        int oper = operStack.pop();
                        //运算,将结果进行入数栈
                        numberStack.push(cal(num1, num2, oper));
                        //当前运算符入栈
                        operStack.push(e);
                    }
                }
            } else {
                keepNum += e;
                if (index == expressArray.length - 1){
                    //判断是否为最后一位数
                    numberStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{
                    if (isOper(expressArray[index + 1])){
                        //判断下一位是否为字符
                        numberStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        keepNum = "";
                    }
                }

            }
            index++;
        }
        int res;
        while (true) {
            if (numberStack.getTop() == 0) {
                res = numberStack.pop();
                break;
            }
            int num1 = numberStack.pop();
            int num2 = numberStack.pop();
            int oper = operStack.pop();
            numberStack.push(cal(num1, num2, oper));
        }
        System.out.println("表达式计算结果为：" + res);
    }

    //返回运算符的优先级，优先级越高，返回的数字越大
    public static int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1;
        }
    }

    //判断是否为操作符
    public static boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    //计算的方法
    public static int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0;//res用于存放计算的结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
        }
        return res;
    }
}


class ArrayStack2 {
    private int maxSize;//栈的最大容量
    private int[] stack;
    private int top = -1;//表示栈顶

    public int getTop() {
        return top;
    }

    //构造器
    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //栈满
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    //栈空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    //入栈
    public void push(int value) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈已满，无法加入");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    //出栈
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈空，无法取得数据");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }

    //显示栈顶元素
    public int showTop() {
        return stack[top];
    }

    //显示栈的情况,遍历时需要从栈顶开始显示
    public void showList() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d] = %dn", i, stack[i]);
        }
    }
}