表达式求值问题(java)

简介: 表达式求值问题(java)

题目:


给定一个表达式,其中运算符仅包含 +,-,*,/(加 减 乘 整除),可能包含括号,请你求出表达式的最终值。


注意:


数据保证给定的表达式合法。


题目保证符号 - 只作为减号出现,不会作为负号出现,例如,-1+2,(2+2)*(-(1+1)+2) 之类表达式均不会出现。


题目保证表达式中所有数字均为正整数。


题目保证表达式在中间计算过程以及结果中,均不超过 231−1231−1。


题目中的整除是指向 00 取整,也就是说对于大于 00 的结果向下取整,例如 5/3=15/3=1,对于小于 00 的结果向上取整,例如 5/(1−4)=−15/(1−4)=−1。


C++和Java中的整除默认是向零取整;Python中的整除//默认向下取整,因此Python的eval()函数中的整除也是向下取整,在本题中不能直接使用。


样例:


输入: (2+2)*(1+1)输出: 8

思路:


此题考虑用栈,为中序遍历,有两个关键点


双栈,一个数字栈存取数字,一个运算符栈存取所有运算符


那么如何入栈呢?


数字直接入栈


括号优先级最高,遇到左括号直接入栈


遇到右括号代表括号结束,则进行运算操作,进行几次运算呢? 直到运算符栈的栈顶是左括号,具体来说就是数字栈出栈两个数,运算符栈出栈一个运算符,将运算结果入运算符栈。


如果是运算符


如果运算符栈为空,直接入栈


如果该运算符优先级大于运算符栈顶优先级,那么入栈


如果优先级小于等于运算符栈栈顶元素,则进行运算操作。直到运算符栈为空或者优先级大于运算符栈的栈顶元素


这个方法的时间复杂度为O(n),整个字符串只需要扫描一遍。


如果对栈的操作不熟悉,可以看看我的这篇文章


https://blog.csdn.net/m0_68055637/article/details/128593504?spm=1001.2014.3001.5502


代码:


import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.HashMap;
import java.util.Stack;
public class Main {
    static Stack<Integer> nums=new Stack<>();   //数字栈
    static Stack<Character> ops=new Stack<>();   //运算符栈
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        HashMap<Character,Integer> map=new HashMap<>(); //存放运算符优先级
        map.put('+',1); map.put('-',1);
        map.put('*',2); map.put('/',2);
        char [] chars=br.readLine().toCharArray(); //接收表达式并转换成字符数组
        br.close();
        for (int i = 0; i < chars.length; i++) {
            char c=chars[i];
            if(Character.isDigit(c)){  //如果是数字类型的话
                int x=0,j=i;
                while (j< chars.length && Character.isDigit(chars[j])){
                    x=x*10+chars[j]-'0';
                    j++;
                }
                nums.push(x); //数字入栈
                i=j-1;
            }else if(c=='('){  //左括号直接入栈
              ops.push(c);
            }else if(c==')'){ //遇到右括号代表括号结束计算括号里面的
                while (ops.peek()!='(') {
                    eval();
                }
                ops.pop();  //左括号出栈
            }else {
                //待入栈运算符优先级低,那么先计算就行
                while(!ops.isEmpty() && ops.peek() != '(' && map.get(ops.peek()) >= map.get(c)){
                    eval();
                }
               ops.push(c);  //操作符入栈
            }
        }
        while (!ops.isEmpty()) eval(); //剩余的进行计算
        System.out.println(nums.peek());
    }
    private static void eval() {
        int b=nums.pop();
        int a=nums.pop();
        char c=ops.pop();
        if(c=='+') {
            nums.push(a+b);
        }else if(c=='-') {
            nums.push(a-b);
        }else if(c=='*'){
            nums.push(a*b);
        }else {
            nums.push(a/b);
        }
    }
}


易错点:


 //第21行
          while (j< chars.length && Character.isDigit(chars[j])){
               x=x*10+chars[j]-'0';
               j++;
          }
          nums.push(x); //数字入栈
           i=j-1;


这个地方注意j是下标,是从i开始,判断是否是数字的时候要加上chars[]数组

这里i=j-1,i不能等于j,假如如果这个数字是两位数,那么j=2,i如果等于j,if结束后i++,i=3,就跳过一个字符了


//第36行 
while(!ops.isEmpty() && ops.peek() != '(' && map.get(ops.peek()) >= map.get(c))


这个地方要加上判断栈顶不能为(


假设计算(1+3),先把(压栈到op进去,再把1压栈到num进去,接下来读取字符+,op栈里不为空为真(因为有(符号在栈里),判断栈顶元素不是左括号为假,假如不判断这个左括号的话,会继续执行while里的判断语句,把这个符号与栈顶元素的优先级比较,但是左括号没有优先级,会报错

————————————————

版权声明:本文为CSDN博主「小新要努力变强」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/m0_68055637/article/details/128646977

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