栈的应用-综合计数器的实现

目录

前言

一、思路分析

二、代码实现

总结

前言

在实现综合计数器之前,大家应该先了解一下什么是前中后缀表达式

前缀、中缀和后缀表达式是表示数学表达式的三种不同方式。

1. 前缀表达式（也称为波兰式或前缀记法）：操作符位于操作数之前。例如，"+ 2 3"表示加法操作，其中2和3是操作数。

2. 中缀表达式：操作符位于操作数之间。这是我们通常使用的数学表达式表示方式。例如，"2 + 3"表示加法操作，其中2和3是操作数。

3. 后缀表达式（也称为逆波兰式或后缀记法）：操作符位于操作数之后。例如，"2 3 +"表示加法操作，其中2和3是操作数。

这三种表达式都可以表示相同的数学运算，只是操作符和操作数的排列顺序不同。在计算机中，后缀表达式常用于数学表达式的求值，因为它可以通过使用栈来进行简单而高效的计算。

本次实现综合计算器就是借助后缀表达式来实现,为了简单起见,我们并不加入()等的符号

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一、思路分析

定义两个栈,一个栈为数栈(NumStack)用来存放数字,另一个栈为符号栈,用来存放符号

1. 通过一个 index  值（索引），来遍历我们的表达式

2. 如果我们发现是一个数字, 就直接入数栈

3. 如果发现扫描到是一个符号,  就分如下情况

  3.1 如果发现当前的符号栈为 空，就直接入栈

  3.2 如果符号栈有操作符，就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符， 就需要从数栈中pop出两个数,在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈， 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符， 就直接入符号栈.

4. 当表达式扫描完毕，就顺序的从 数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行.

5. 最后在数栈只有一个数字，就是表达式的结果

我们来举个例子 图解 计算 7*2*2-5+1 = 24

二、代码实现

代码量太大,不可能一步一步解析了,上面的过程如果能看懂,并且编程有一定基础,下面代码应该不成问题,代码出处033_尚硅谷_栈实现综合计算器-思路分析(1)_哔哩哔哩_bilibili

大家可以去看看

package 逆波兰计数器;
 
import StackDemo.StackEmptyException;
 
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;
 
class Test{
    public static void main(String[] args) {
        String str = "7*2*2-5+1";
        ArrayStack numStack = new ArrayStack(10);
        ArrayStack operaStack = new ArrayStack(10);
        String s = "";
        int nums1 = 0;
        int nums2 = 0;
        int index = 0;
        int opera = 0;
        char ch = ' ';
        while (true) {
            ch = str.charAt(index);
            // 判断该字符是否是符号
            if(operaStack.isOpera(ch)){
                // 判断符号栈是否为空
                if(!operaStack.isEmpty()){
                    // 判断优先级
                    if(operaStack.priority(ch) <= operaStack.priority(operaStack.peek())){
                        nums1 = numStack.pop();
                        nums2 = numStack.pop();
                        opera = operaStack.pop();
                        int cal = numStack.cal(nums1, nums2, opera);
                        numStack.push(cal);
                        operaStack.push(ch);
                    }else{
                        operaStack.push(ch);
                    }
                }else{
                    // 符号栈为空,直接入栈
                    operaStack.push(ch);
                }
            }else{
                boolean flag = true;// 定义标志位 检查字符串是否达到末尾
 
                // 处理非个位数的情况 如 88 66 这样的数
                while (!operaStack.isOpera(ch)) {
                    s+=ch;
                    if(index == str.length() -1 ){
                        numStack.push(Integer.parseInt(s));
                        flag = false;
                        break;
                    }else {
                        index++;
                        ch = str.charAt(index);
                    }
                }
                if(!flag){
                    break;
                }
                numStack.push(Integer.parseInt(s));
                s = "";
                index--;
            }
            index++;
            if(index>=str.length()){
                break;
            }
        }
 
        while (true) {
            if(operaStack.isEmpty()){
                System.out.println(str+"="+numStack.pop());
                break;
            }
            nums1 = numStack.pop();
            nums2 = numStack.pop();
            opera = operaStack.pop();
            int cal = numStack.cal(nums1, nums2, opera);
            numStack.push(cal);
        }
    }
 
}
 
 
 
public class ArrayStack {
    private final int capacity;
    private int top = -1;
    private int[] stack ;
 
    public ArrayStack(int capacity){
        this.capacity = capacity;
        stack = new int[capacity];
    }
 
    // 入栈
    public void push(int data){
        if(isFull()){
            stack = Arrays.copyOf(stack,capacity*2);
        }
        top++;
        stack[top] = data;
    }
 
    // 出栈
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new StackEmptyException("队列为空,无法删除元素");
        }
 
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
 
    // 查看栈顶的值
    public int peek(){
        return stack[top];
    }
 
    // 制定优先级规则
    public int priority(int opera){
        if(opera == '*' || opera == '/'){
            return 1;
        }else if(opera == '+' || opera == '-'){
            return 0;
        }else{
            return -1;
        }
    }
 
 
    // 判断是否为运算符
    public boolean isOpera(int val){
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }
 
    // 运算方法
    public int cal(int num1,int num2,int opera){
        return  switch (opera) {
            case '+' -> num1 + num2;
            case '-' -> num2 - num1;
            case '*' -> num1 * num2;
            case '/' -> num2 / num1;
            default -> -1;
        };
    }
 
    public boolean isFull(){
        return top == capacity - 1;
    }
    public boolean isEmpty(){
        return top == - 1;
    }
}

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总结

关于栈的应用远不止于此,大家也不必全部了解,只要能运用到这种程度,在刷点面试题,应付面试足矣!