数据结构之栈

public class calculate {

    public static void main(String[] args) {
        
        String expression = "7*2*2-5+1-5+3-4"; // 15//如何处理多位数的问题？
        //创建两个栈，数栈，一个符号栈
        ArrayStack numStack = new ArrayStack(10);
        ArrayStack operStack = new ArrayStack(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
                //判断当前的符号栈是否为空
                if(!operStack.isEmpty()) {
                    //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
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        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 {
                    //如果为空直接入符号栈..
                    operStack.push(ch); // 1 + 3
                }
                
            } else { //如果是数，则直接入数栈

                //numStack.push(ch - 48); //? "1+3" ‘1‘ => 1
                //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);
    }
}

//使用数组模拟栈操作
class ArrayStack{
    public int maxTop;//栈的大小
    public int[] stack;//数组模拟栈，
    public int top = -1;//top表示栈顶，初始化为 -1

    public ArrayStack(int maxTop) {
        this.maxTop = maxTop;
        stack = new int[this.maxTop];
    }

    //返回当前栈顶的值，但不是pop
    public int peek(){
        return stack[top];
    }

    //返回运算符的优先级，优先级使用数字表示，数组越大，优先级越高
    public int priority(int oper){
        if(oper == ‘*‘ || oper == ‘/‘){
            return 1;
        }else if(oper == ‘-‘ || oper == ‘+‘){
            return 0;
        }else{
            return -1;//假设运算符只有+-*/
        }
    }

    //判断是不是一个运算符
    public boolean isOper(char ch){
        return ch == ‘+‘ || ch == ‘-‘ || ch == ‘*‘ || ch == ‘/‘ ;
    }

    //计算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper){
        int res = 0;//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;
        }

        return res;
    }

    //判断栈是否满
    public boolean isFull(){
        return top == maxTop -1;
    }

    //判断栈是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return top == -1;
    }

    //入栈
    public void push(int value){
        if(isFull()){
            System.out.println("栈满，无法存入~");
        }
        top++;//栈顶加1
        stack[top] = value;
    }

    //出栈
    public int pop(){
        if(isEmpty()){
            throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
        }
        int value = stack[top];//
        top--;
        return value;
    }

    //遍历栈
    public void list(){
        if(isEmpty()){
            System.out.println("栈空，没有数据~");
            return;
        }
        for(int i=top;i>=0;i--){
            System.out.printf("stack[%d] = %d\n",i,stack[i]);
        }
    }
}