【Leetcode刷题Python】224. 基本计算器

简介: LeetCode上题目“224. 基本计算器”的Python解决方案,通过使用栈来解析和计算包含加减运算及括号的算术表达式。

1 题目

给你一个字符串表达式 s ,请你实现一个基本计算器来计算并返回它的值。

注意:不允许使用任何将字符串作为数学表达式计算的内置函数,比如 eval() 。

提示:

1 <= s.length <= 3 * 105

s 由数字、‘+’、‘-’、‘(’、‘)’、和 ’ ’ 组成

s 表示一个有效的表达式

‘+’ 不能用作一元运算(例如, “+1” 和 “+(2 + 3)” 无效)

‘-’ 可以用作一元运算(即 “-1” 和 “-(2 + 3)” 是有效的)

输入中不存在两个连续的操作符

每个数字和运行的计算将适合于一个有符号的 32位 整数

2 解析

代码里面:

res 表示左边表达式除去栈内保存元素的计算结果;

sign 表示运算符,在此代码中仅表示正负;

num 表示当前遇到的数字,会更新到 res 中;

用栈保存遇到左括号时前面计算好了的结果和运算符。

操作的步骤是:

  • 如果当前是数字,那么更新计算当前数字;
  • 如果当前是操作符+或者-,那么需要更新计算当前计算的结果 res,并把+ 当前数字 num 设为 0,sign 设为正负,重新开始;
  • 如果当前是 ( ,那么说明遇到了右边的表达式,而后面的小括号里的内容需要优先计算,所以要把 res,sign 进栈,更新 res 和 sign 为新的开始;
  • 如果当前是 ) ,那么说明右边的表达式结束,即当前括号里的内容已经计算完毕,所以要把之前的结果出栈,然后计算整个式子的结果;
  • 最后,当所有数字结束的时候,需要把最后的一个 num 也更新到 res 中。

3 Python实现

class Solution:
    def calculate(self, s: str) -> int:
        num,res,sign = 0,0,1
        stack = []
        for c in s:
            if c.isdigit():
                # 两个个位数同时出现时,就是一个多位数的值
                num = num*10+int(c)
            elif c=='+'or c=='-':
                res +=sign*num
                num = 0
                sign =1 if c=='+' else -1
            elif c=='(':
                # 数值进栈
                stack.append(res)
                # 符号进栈
                stack.append(sign)
                res = 0
                sign = 1
            elif c==')':
                res +=sign*num
                num = 0
                # 符号出栈
                sign_tmp = stack.pop()
                # 数值出栈
                res_tmp = stack.pop()
                res *=sign_tmp
                res += res_tmp
        # 最后一步,别忘了
        res += sign*num
        return res
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