java完成隨意率性四則運算表達式求值算法

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本文實例講述了java完成隨意率性四則運算表達式求值算法。分享給年夜家供年夜家參考。詳細剖析以下：

該法式用於盤算隨意率性四則運算表達式。如 4 * ( 10 + 2 ) + 1 的成果應當為 49。
算法解釋：

1. 起首界說運算符優先級。我們用一個

Map<String, Map<String, String>>

來保留優先級表。如許我們便可以經由過程上面的方法來盤算兩個運算符的優先級了：

/**
 * 查表獲得op1和op2的優先級
 * @param op1 運算符1
 * @param op2 運算符2
 * @return ">", "<" 或 "="
 */
public String priority(String op1, String op2) {
 return priorityMap.get(op1).get(op2);
}

2. 掃描表達式字符串，每次讀入一個 token 停止處置。

應用兩個幫助棧：optStack用於保留運算符，numStack用於保留操作數. 我們用 '#' 作為表達式的肇端和成果標記符。

讀入一個token，假如它是數字，則壓入numStack棧中；

假如它是運算符，則掏出optStack棧的棧頂元素A，將 A 與 token 停止優先級比擬。

假如 A < token，則將 token 壓入optStack棧。

假如 A = token，則解釋 token和A是一對括號，此時將optStack棧的棧頂元素彈出。

假如 A > token，則從numStack中彈出２個操作數，從optStack中彈出1個運算符，並盤算成果。

當optStrack棧為空時（即棧頂元素為 '#'），numStack棧的棧頂元素即為表達式的值。

算法完成：

/**
 * 算術表達式求值。
 * 3 + 4 * 12 成果為51
 * @author whf
 *
 */
public class EvaluateExpression {
 // 運算符優先級關系表
 private Map<String, Map<String, String>> priorityMap = new HashMap<String, Map<String, String>>();
 private LinkedStack<String> optStack = new LinkedStack<String>();
 // 運算符棧
 private LinkedStack<Double> numStack = new LinkedStack<Double>();
 // 操作數棧
 /**
  * 盤算表達式
  * @param exp 四則運算表達式, 每一個符號必需以空格分隔
  * @return
  */
 public double calcualte(String exp) {
  StringTokenizer st = new StringTokenizer(exp);
  while (st.hasMoreTokens()) {
   String token = st.nextToken();
   process(token);
  }
  return numStack.pop();
 }
 /**
  * 讀入一個符號串。
  * 假如是數字，則壓入numStack
  * 假如是運算符，則將optStack棧頂元素與該運算符停止優先級比擬
  * 假如棧頂元素優先級低，則將運算符壓入optStack棧,假如雷同，則彈出左括號，假如高，則掏出２個數字，掏出一個運算符履行盤算，然後將成果壓入numStack棧中
  * @param token
  */
 private void process(String token) {
  while (false == "#".equals(optStack.getTop()) || false == token.equals("#")) {
   // token is numeric
   if (true == isNumber(token)) {
        numStack.push(Double.parseDouble(token));
        break;
        // token is operator
   } else {
        String priority = priority(optStack.getTop(), token);
        if ("<".equals(priority)) {
         optStack.push(token);
         break;
        } else if ("=".equals(priority)) {
         optStack.pop();
         break;
        } else {
          double res = calculate(optStack.pop(), numStack.pop(), numStack.pop());
          numStack.push(res);
        }
   }
  }
 }
 /**
  * 履行四則運算
  * @param opt
  * @param n1
  * @param n2
  * @return
  */
 private double calculate(String opt, double n1, double n2) {
  if ("+".equals(opt)) {
   return n2 + n1;
  } else if ("-".equals(opt)) {
   return n2 - n1;
  } else if ("*".equals(opt)) {
   return n2 * n1;
  } else if ("/".equals(opt)) {
   return n2 / n1;
  } else {
   throw new RuntimeException("unsupported operator:" + opt);
  }
 }
 /**
  * 檢討一個String能否為數字
  * @param token
  * @return
  */
 private boolean isNumber(String token) {
  int LEN = token.length();
  for (int ix = 0 ; ix < LEN ; ++ix) {
   char ch = token.charAt(ix);
   // 跳太小數點
   if (ch == '.') {
    continue;
   }
   if (false == isNumber(ch)) {
    return false;
   }
  }
  return true;
 }
 /**
  * 檢討一個字符能否為數字
  * @param ch
  * @return
  */
 private boolean isNumber(char ch) {
  if (ch >= '0' && ch <= '9') {
   return true;
  }
  return false;
 }
 /**
  * 查表獲得op1和op2的優先級
  * @param op1 運算符1
  * @param op2 運算符2
  * @return ">", "<" 或 "="
  */
 public String priority(String op1, String op2) {
  return priorityMap.get(op1).get(op2);
 }
 /**
  * 結構辦法，初始化優先級表
  */
 public EvaluateExpression() {
  // initialize stack
  optStack.push("#");
  // initialize priority table
  // +
  Map<String, String> subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", ">");
  subMap.put("-", ">");
  subMap.put("*", "<");
  subMap.put("/", "<");
  subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put("+", subMap);
  // -
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", ">");
  subMap.put("-", ">");
  subMap.put("*", "<");
  subMap.put("/", "<");
  subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put("-", subMap);
  // *
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", ">");
  subMap.put("-", ">");
  subMap.put("*", ">");
  subMap.put("/", ">");
  subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put("*", subMap);
  // /
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", ">");
  subMap.put("-", ">");
  subMap.put("*", ">");
  subMap.put("/", ">");
  subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put("/", subMap);
  // (
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", "<");
  subMap.put("-", "<");
  subMap.put("*", "<");
  subMap.put("/", "<");
  subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", "=");
  //subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put("(", subMap);
  // )
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", ">");
  subMap.put("-", ">");
  subMap.put("*", ">");
  subMap.put("/", ">");
  //subMap.put("(", "<");
  subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", ">");
  priorityMap.put(")", subMap);
  // #
  subMap = new HashMap<String, String>();
  subMap.put("+", "<");
  subMap.put("-", "<");
  subMap.put("*", "<");
  subMap.put("/", "<");
  subMap.put("(", "<");
  //subMap.put(")", ">");
  subMap.put("#", "=");
  priorityMap.put("#", subMap);
 }
}

法式測試：

String exp = "4 * ( 10 + 2 ) + 1 #";
EvaluateExpression ee = new EvaluateExpression();
out.println(ee.calcualte(exp));

運轉成果為 49。

願望本文所述對年夜家的C++法式設計有所贊助。