package com.liaoxiang.stack;
/**
* @auther Mr.Liao
* @date 2019/7/21 14:25
*/
public class Calculator {
public static void main(String[] args) {
String expression = "30+2*6-10";
//创建两个栈,数栈,一个符号栈
ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
//定义需要的相关变量
int index = 0;//用于扫描
int num1 = 0;
int num2 = 0;
int oper = 0;
int res = 0;
char ch = ' '; //将每次扫描得到char保存到ch
String keepNum = ""; //用于拼接 多位数
//开始while循环的扫描expression
while(true) {
//依次得到expression 的每一个字符
ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);
//判断ch是什么,然后做相应的处理
if(operStack.isOper(ch)) {//如果是运算符
if(!operStack.isEmpty()) {//符号栈不为空,比较当前操作符与符号栈中栈顶操作符的优先级
//当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符
//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,将得到结果入数栈,然后将当前的操作符入符号栈
if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
//num2比num1先进栈,运算顺序为:num2-num1,num2/num1
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
//把运算的结果如数栈
numStack.push(res);
//然后将当前的操作符入符号栈
operStack.push(ch);
} else {//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
operStack.push(ch);
}
}else {//如果符号栈为空直接入符号栈
operStack.push(ch); // 1 + 3
}
} else { //如果是数,则直接入数栈
//分析思路
//1. 当处理多位数时,不能发现是一个数就立即入栈,因为他可能是多位数
//2. 在处理数,需要向expression的表达式的index 后再看一位,如果是数就进行扫描,如果是符号才入栈
//3. 因此我们需要定义一个变量 字符串,用于拼接
//处理多位数
keepNum += ch;
//如果ch已经是expression的最后一位,就直接入栈
if (index == expression.length() - 1) {
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
}else{
//判断下一个字符是不是数字,如果是数字,就继续扫描,如果是运算符,则入栈
//注意是看后一位,不是index++
if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
//如果后一位是运算符,则入栈 keepNum = "1" 或者 "123"
numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
//重要的!!!!!!, keepNum清空
keepNum = "";
}
}
}
//让index + 1, 并判断是否扫描到expression最后.
index++;
if (index >= expression.length()) {
break;
}
}
//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.
while(true) {
//如果符号栈为空,则计算到最后的结果, 数栈中只有一个数字【结果】
if(operStack.isEmpty()) {
break;
}
num1 = numStack.pop();
num2 = numStack.pop();
oper = operStack.pop();
res = numStack.cal(num1, num2, oper);
numStack.push(res);//入栈
}
//将数栈的最后数,pop出,就是结果
int res2 = numStack.pop();
System.out.printf("表达式: %s=%d", expression, res2);
}
}
//定义一个 ArrayStack2 表示栈
class ArrayStack2 {
private int maxSize; // 栈的大小
private int[] stack; // 数组,数组模拟栈,数据就放在该数组
private int top = -1;// top表示栈顶,初始化为-1
//构造器
public ArrayStack2(int maxSize) {
this.maxSize = maxSize;
stack = new int[this.maxSize];
}
//返回当前栈顶的值, 不是真正的出栈
public int peek() {
return stack[top];
}
//栈满
public boolean isFull() {
return top == maxSize - 1;
}
//栈空
public boolean isEmpty() {
return top == -1;
}
//入栈-push
public void push(int value) {
//先判断栈是否满
if(isFull()) {
System.out.println("栈满!");
return;
}
top++;
stack[top] = value;
}
//出栈-pop, 将栈顶的数据返回
public int pop() {
//先判断栈是否空
if(isEmpty()) {
//抛出异常
throw new RuntimeException("栈空!");
}
int value = stack[top];
top--;
return value;
}
//遍历,从栈顶开始显示数据
public void list() {
if(isEmpty()) {
System.out.println("栈空!");
return;
}
//需要从栈顶开始显示数据
for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
}
}
//判断运算符号的优先级,数字越大,则优先级就越高.
public int priority(int oper) {
if(oper == '*' || oper == '/'){
return 1;
} else if (oper == '+' || oper == '-') {
return 0;
} else {
return -1; // 假定目前的表达式只有 +, - , * , /
}
}
//判断是不是一个运算符
public boolean isOper(char val) {
return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
}
//计算方法
public 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;// 注意顺序
break;
case '*':
res = num1 * num2;
break;
case '/':
res = num2 / num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}