算法筆記_044:表達式計算求值（Java）

目錄

1 問題描述

2 解決方案

 

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1 問題描述

問題描述

　　輸入一個只包含加減乖除和括號的合法表達式，求表達式的值。其中除表示整除。

輸入格式

　　輸入一行，包含一個表達式。

輸出格式

　　輸出這個表達式的值。

樣例輸入

1-2+3*(4-5)

樣例輸出

-4

數據規模和約定

　　表達式長度不超過100，表達式運算合法且運算過程都在int內進行。

 

 

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2 解決方案

具體代碼如下：

package com.liuzhen.systemExe;


import java.util.Scanner;
import java.util.Stack;


public class Main{
    //計算表達式的值
    public void getExpressionValue(String A){
        char[] arrayA = A.toCharArray();
        Stack<Integer> Value = new Stack<Integer>();      //存放運算數字及表達式計算結果
        Stack<Character> Operator =  new Stack<Character>();   //存放運算符
        for(int i = 0;i < A.length();i++){
            int temp = 0;
            if(arrayA[i] >= '0' && arrayA[i] <= '9'){
                temp = arrayA[i] - '0';
                i = i + 1;
                while(i < A.length() && arrayA[i] >= '0' && arrayA[i] <= '9'){
                    temp = temp * 10 + (arrayA[i] - '0');
                    i++;
                }
                i--;     //對應上面一句i = i+1;因為在for循環中有i++自增操作，若不執行此句，會導致i自增兩次
                Value.push(temp);
            }
            else{
                if(Operator.empty()){
                   Operator.push(arrayA[i]);
                }
                else{
                    char temp1 = Operator.pop();   //進棧前，存放運算符棧中棧頂存放字符
                    int judge = comparePriority(temp1,arrayA[i]);  //比較當前字符與棧頂字符優先級
                    if(judge == 1){           //當前字符優先級小於棧頂字符
                        int tempA = Value.pop();
                        int tempB = Value.pop();
                        int result = computeNumber(tempB,tempA,temp1);
                        Value.push(result);
                        Operator.push(arrayA[i]);
                    }
                    if(judge == 0){           //當前字符優先級大於棧頂字符
                        Operator.push(temp1);
                        Operator.push(arrayA[i]);
                    }
                    if(judge == 2){  //字符')'遇到'('，剛好使得'('出棧
                        System.out.println("'('剛好遇到')'");   //這種情況也應該不會出現，按照給定優先級，')'一般會先遇到+、-、*、/字符
                    }
                    if(judge == 3){   //此時')'剛好准備進棧
                        while(temp1 != '('){          //')'字符要等到第一個'('出棧才能結束循環
                            //System.out.println(temp1);
                            int tempA = Value.pop();
                            int tempB = Value.pop();
                            int result = computeNumber(tempB,tempA,temp1);
                            Value.push(result);
                            temp1 = Operator.pop();  
                        }
                    }
                    if(judge == -1){    //此時，說明當前棧頂字符為')'，這是不存在的，因為遇到')'，按要求不讓進棧
                        System.out.println("出現棧頂有')'錯誤！！！");
                    }
                }
            }
        }
        
        while(!Operator.empty() && !Value.empty()){   //此時，字符棧中還存在運算符的情況
            char temp1 = Operator.pop();
            int tempA = Value.pop();
            int tempB = Value.pop();
            int result = computeNumber(tempB,tempA,temp1);
            Value.push(result);
        }
        System.out.println(Value.pop());   //此時運算符棧為空，數字棧中只存在表達式計算最終結果
    }
    //計算a operator b的值，operator = {+,-,*,/}
    public int computeNumber(int a,int b,char operator){
        int result;
        switch(operator){
        case '+': 
            result = a+b;
            break;
        case '-':
            result = a-b;
            break;
        case '*': 
            result = a*b;
            break;
        case '/': 
            result = a/b;
            break;        
        default:  
            result = 0;
            break;
        }
        return result;
    }
    //判斷運算符a和b的優先級
    public int comparePriority(char a,char b){
        //使用二維數組表達運算符之間的優先級，行用字符a表示，列用字符b表示
        int[][] Value = {{1,1,0,0,0,3},
                {1,1,0,0,0,3},
                {1,1,1,1,0,3},
                {1,1,1,1,0,3},
                {0,0,0,0,0,2},
                {-1,-1,-1,-1,-1,-1}};
        int i = 0;
        int j = 0;
        if(a == '+')
            i = 0;
        if(a == '-')
            i = 1;
        if(a == '*')
            i = 2;
        if(a == '/')
            i = 3;
        if(a == '(')
            i = 4;
        if(a == ')')
            i = 5;
        
        if(b == '+')
            j = 0;
        if(b == '-')
            j = 1;
        if(b == '*')
            j = 2;
        if(b == '/')
            j = 3;
        if(b == '(')
            j = 4;
        if(b == ')')
            j = 5;
        return Value[i][j];
    }
    
    public static void main(String[] args){
        Main test = new Main(); 
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        System.out.println("請輸入一個算法表達式：");
        String A = in.nextLine();
        test.getExpressionValue(A);
    
    }
}

運行結果：

請輸入一個算法表達式：
1-2+3*(4-5)
-4


請輸入一個算法表達式：
1-2*((2+3)*2-(2+3))
-9


請輸入一個算法表達式：
1-2*((2+3)*(2+3))
-49