package com.csw.stack;
import javax.security.auth.Subject;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
/**
* @Auther: 行路
* @Date: Created on 2020/4/17 13:58 星期五
* @Description: com.csw.stack 中缀表达式转后缀表达式 再使用栈计算逆波兰表达式(后缀表达式)
* @version: 1.0
*/
public class PolandNotation {
public static void main(String[] args) {
//完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
//说明
//1. 1+((2+3)*4)-5 => 转成1 2 3 + 4 * + 5 -
//2. 因为直接对str进行操作不方便,先将字符串装成对应的List;
//即 ArrayList[1,+,(,]
//3.得到的中缀表达式对应的List->后缀表达式对应的List
//即ArrayList[12, +, (, (, 20, +, 3, ), *, 4, ), -, 5] => ArrayList[1 ,2, 3, +, 4, *, +, 5 ,-]
String expression = "1+((2+3)*4)-5";
List<String> list = toInfixExpressionList(expression);
System.out.println("中缀表达式:"+list);
//后缀表达式
List<String> list1 = parseSuffixExpressionList(list);
System.out.println("后缀表达式:"+list1);
System.out.printf("expressioon=%d",calculate(list1));
//先定义一个逆波兰表达式
//(3+4)*5-6 -> 3 4 + 5 * 6 -
//为了方便,数字和符号用空格隔开
// String suffixExpression = "30 4 + 5 * 6 -";
//思路
//1.先将3 4 + 5 * 6 - 放到ArrayList中
//2. 将ArrayList传递给一个方法,遍历arrayList配合栈,完成计算
// List<String> rpnList = getListString(suffixExpression);
// System.out.println(rpnList);
// int res = calculate(rpnList);
// System.out.println("计算结果:" + res);
}
/**
* 将第一个逆波兰表达式,依次将数据和运算符放入到arrayList中
*
* @param suffixExpression
* @return
*/
public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
//将suffixExpression分割
String[] split = suffixExpression.split(" ");
List<String> list = new ArrayList<>();
for (String ele : split) {
list.add(ele);
}
return list;
}
/**
* 将中缀表达式转成对应的List
* s="1+((2+3)*4)-5"
*/
public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
//定义一个List,存放中缀表达式对应的内容
List<String> ls = new ArrayList<>();
int i = 0; //这时一个指针,用于遍历中缀表达式字符串
String str; //对多位数的拼接
char c; //每遍历到一个字符,就放入到c
do {
//如果c是一个非数字,我们就需要加入到ls中
if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
ls.add("" + c);
i++; //i需要后移
} else {
//如果是一个数,需要考虑多为数
str = "";//先将str置成""
while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
str += c;//拼接
i++;
}
ls.add(str);
}
} while (i < s.length());
return ls;
}
/**
* //即ArrayList[12, +, (, (, 20, +, 3, ), *, 4, ), -, 5] => ArrayList[1 ,2, 3, +, 4, *, +, 5 ,-]
*
* @param ls
* @return
*/
public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls) {
//定义两个栈
Stack<String> s1 = new Stack<String>(); //符号栈
//说明s2这个栈,在整个转换过程中，没有pop操作,而且后面我们还需要逆序输出
//因此我们直接使用List<String> s2
List<String> s2 = new ArrayList<>();//存储中间结果的list
//遍历ls
for (String item : ls) {
//如果是一个数,加入到s2
if (item.matches("\\d+")) {
s2.add(item);
} else if (item.equals("(")) {
s1.push(item);
} else if (item.equals(")")) {
//如果是右括号“）”,则依次弹出s1栈顶的运算符,并压入s2，直到遇到左括号位置,此时将一对括号丢弃
while (!s1.peek().equals("(")) {
s2.add(s1.pop());
}
s1.pop();//将“（”弹出s1这个栈
} else {
//当item的优先级小于等于s1栈顶运算符，将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中,再次转到4,1与s1中新的栈顶运算符比较
//问题:缺少一个比较优先级高低的方法
while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek())>=Operation.getValue(item)){
s2.add(s1.pop());
}
//还需要将item压入栈中
s1.push(item);
}
}
//将s1中剩余的运算符依次弹出并加入到s2
while (s1.size()!=0){
s2.add(s1.pop());
}
return s2; //因为存放到list，因此按照顺序输出就是顺序的
}
/**
* 3 4 + 5 * 6 -
* 完成对逆波兰表达式的运算
* 1.从左至右扫描,将3和4压入堆栈中
* 2.遇到+运算符,因此弹出4和3(4为栈顶元素,3为次顶元素,)计算出3+4的值,得7再将7入栈;
* 3.将5入栈
* 4.接下来是x运算,因此弹出5和7计算5*7=35,将35入栈,将6入栈
* 最后是-运算符,计算出35-6的值,即29由此得出结果
*
* @param ls
* @return
*/
public static int calculate(List<String> ls) {
//创建一个栈,只需要一个栈
Stack<String> stack = new Stack<>();
//遍历ls
for (String item : ls) {
//使用正则表达式来取出数
if (item.matches("\\d+")) {
//匹配的是多位数
stack.push(item);
} else {
//pop出两个数,并运算,再入栈
int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
int res = 0;
if (item.equals("+")) {
res = num1 + num2;
} else if (item.equals("-")) {
res = num1 - num2;
} else if (item.equals("*")) {
res = num1 * num2;
} else if (item.equals("/")) {
res = num1 / num2;
} else {
throw new RuntimeException("运算符有误");
}
//把res入栈
stack.push(res + "");
}
}
//最后留在stack中的数据就是运算结果
return Integer.parseInt(stack.pop());
}
}
/**
* Description:编写一个类Operation可以返回一个运算符对应的优先级
*
* @author Todcsw
* @date
*/
class Operation {
private static int ADD = 1;
private static int SUB = 1;
private static int MUL = 2;
private static int DIV = 2;
//写一个方法,返回对应的优先级数字
public static int getValue(String operation) {
int result = 0;
switch (operation) {
case "+":
result =ADD;
break;
case "-":
result = SUB;
break;
case "*":
result =MUL;
break;
case "/":
result =DIV;
break;
default:
//result=0;
//System.out.println("不存在该运算符");
break;
}
return result;
}
}
|
