import java.util.Arrays;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

import java.util.Stack;

import java.util.regex.Matcher;

import java.util.regex.Pattern;

/**

* 目前只能做簡單的四則運算，不支持浮點數和其他符號，不支持多線程

* 計算步驟：

* 1.中輟表達式轉后綴

* 2.計算后綴表達式

*/

public class Arithmetic {

/** 錯誤提示 **/

private static final String ERROR_ZERO = "DividedZero";

/** 檢測一個字符串是不是數字 **/

private static Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+\\.?\\d?");

/** 運算符優先級 **/

private static Map priority = new HashMap<>();

static {

priority.put("*", 2);

priority.put("/", 2);

priority.put("+", 1);

priority.put("-", 1);

priority.put("", -1); // 無運算符

}

/** 替換表達式中的中文括號 **/

private static Map replace = new HashMap<>();

static {

replace.put("(", "(");

replace.put(")", ")");

}

/** 支持的運算符 **/

private static String[] operator = {"+", "-", "*", "/"};

private static Stack stack = new Stack<>();

/**

* -----------測試代碼----------------

*/

public static void main(String[] args) {

String expression = "8+(9-1)*8+7/2";

System.out.println(execute(expression));

}

/**

* 整個計算過程

* @param expression 傳入的表達式

* @return 計算結果

*/

public static String execute(String expression) {

return suffixToValue(inffixToSuffix(trim(expression)));

}

/**

* 整理算式，替換掉中文括號等

* @param expression 算式

* @return 整理后的算式

*/

private static String trim(String expression) {

String result = expression.trim();

for (Map.Entry entry : replace.entrySet()) {

result = result.replace(entry.getKey(), entry.getValue());

}

return result;

}

/**

* 將中綴表達式轉換成后綴表達式

* eg：中綴表達式8+(9-1)*8+7/2

* 后綴表達式8 9 1 - 8 * + 7 2 / +，元素之間之間用空格分隔。

* 從左到右遍歷中綴表達式的每一個數字和運算符

* 如果數字就輸出(即存入后綴表達式)

* 如果是右括號，則彈出左括號之前的運算符

* 如果優先級低于棧頂運算符，則彈出棧頂運算符，并將當前運算符進棧

* 遍歷結束后，將棧則剩余運算符彈出。

* @param expression 中綴表達式

* @return 后綴表達式

*/

private static String inffixToSuffix(String expression) {

stack.clear();

StringBuilder inffix = new StringBuilder(expression);

StringBuilder suffix = new StringBuilder();

String element = ""; // 中綴表達式的數字或者運算符

String tmp = "";

while (inffix.length() > 0) {

element = popNextElement(inffix);

if (isNum(element)) { // 是數字則輸出

suffix.append(element).append(" ");

} else if (")".equals(element)) { // 右括號則將左括號之前的內容全彈出

tmp = stack.pop();

while (!"(".equals(tmp)) {

suffix.append(tmp).append(" ");

tmp = stack.pop();

}

} else if ("(".equals(element) || priority.get(element) >= priority.get(getTopOperator())) {

stack.push(element);

} else { // 優先級小于棧頂運算符，則彈出

tmp = stack.pop();

suffix.append(tmp).append(" ").append(element).append(" ");

}

}

// 把棧中剩余運算符都彈出

while (stack.size() > 0) {

suffix.append(stack.pop()).append(" ");

}

return suffix.toString();

}

/**

* 根據后綴表達式算出結果

* eg：中綴表達式8+(9-1)*8+7/2

* 后綴表達式8 9 1 - 8 * + 7 2 / +，元素之間之間用空格分隔。

* 從左到右遍歷后綴表達式

* 遇到數字就進棧

* 遇到符號，就將棧頂的兩個數字出棧運算，運算結果進棧，直到獲得最終結果。

* -----------目前只支持整數，由于整數相除會出現浮點數，這里用String作為返回值--------

* @param expression 后綴表達式

* @return 結果

*/

private static String suffixToValue(String expression) {

// 已經用空格分隔，直接分割

String[] suffix = expression.split(" ");

stack.clear();

double num1 = 0, num2 = 0; // 注意次序，num2在棧頂，整數運算結果也可能是double

String tmp = "";

for (int i = 0; i < suffix.length; i++) {

if (isNum(suffix[i])) { // 數字

stack.push(suffix[i]);

} else{ // 是操作符

num2 = Double.parseDouble(stack.pop());

num1 = Double.parseDouble(stack.pop());

tmp = calculate(num1, num2, suffix[i]);

if (ERROR_ZERO.equals(tmp)) {

throw new ArithmeticException("被除數不能為0");

} else {

stack.push(tmp);

}

}

}

// 最終結果也壓在棧中，取出即可

return stack.pop();

}

/**

* 目前只支持整數，但是整數運算結果也可能是double，故這里傳入的參數用double。

* @param num1 第一個數，在前

* @param num2 第二個數，在后

* @param operator 運算符

* @return 運算結果，除數為0則返回Error

*/

private static String calculate(double num1, double num2, String operator) {

double result = 0;

switch (operator) {

case "+":

result = num1 + num2;

break;

case "-":

result = num1 - num2;

break;

case "*":

result = num1 * num2;

break;

case "/":

if (num2 == 0){ // 除數為0

return ERROR_ZERO;

}

result = 1.0 * num1 / num2;

break;

default:

break;

}

return String.valueOf(result);

}

/**

* 檢測字符是不是數字

* 浮點數其實可以寫零寬斷言，但是

* @param c 待檢測字符

* @return 檢測結果

*/

private static boolean isNum(char c) {

if ( (c >= '0' && c <= '9') || c == '.' ) {

return true;

}

return false;

}

/**

* 檢測字符串是不是數字

* @param str 待檢測字符串

* @return 檢測結果

*/

private static boolean isNum(String str) {

Matcher matcher = pattern.matcher(str);

if (matcher.matches()) {

return true;

}

return false;

}

/**

* 獲取棧頂運算符

* @return 如果棧中無運算符，則返回空字符串

*/

private static String getTopOperator() {

String tmp = "";

for (int i = stack.size() - 1; i >= 0; i--) {

tmp = stack.get(i);

if ("(".equals(tmp)) {

break;

} else if (isOperator(tmp)) {

return tmp;

}

}

return "";

}

/**

* 檢測一個字符是不是運算符

* 棧中不是運算符就是括號

* @param str 待檢測字符，由于可能有多位數字字符串，這里用的是String

* @return 檢測結果

*/

private static boolean isOperator(String str) {

for (int i = 0; i < operator.length; i++) {

if (operator[i].equals(str)) {

return true;

}

}

return false;

// // 也可以如下：

// return Arrays.asList(operator).contains(str);

}

/**

* 獲取表達式的下一個運算符或數字，同時從表達式中刪除該元素

* @param expression 表達式

* @return

*/

private static String popNextElement(StringBuilder expression) {

StringBuilder result = new StringBuilder();

char c = expression.charAt(0);

expression.deleteCharAt(0);

result.append(c);

if (isNum(c)) {

// 如果第一次取到的是數字，則繼續檢查

while ( expression.length() >0 && isNum(c = expression.charAt(0))) {

expression.deleteCharAt(0);

result.append(c);

}

}

return result.toString();

}

}

創作挑戰賽新人創作獎勵來咯，堅持創作打卡瓜分現金大獎

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java用栈处理四则运算_Java 用栈处理四则运算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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