java實現(xiàn)任意四則運算表達式求值算法
更新時間：2015年04月20日 15:03:30 作者：司青
這篇文章主要介紹了java實現(xiàn)任意四則運算表達式求值算法,實例分析了基于java實現(xiàn)表達式四則運算求值的原理與技巧,具有一定參考借鑒價值,需要的朋友可以參考下
本文實例講述了java實現(xiàn)任意四則運算表達式求值算法。分享給大家供大家參考。具體分析如下：
該程序用于計算任意四則運算表達式。如 4 * ( 10 + 2 ) + 1 的結(jié)果應(yīng)該為 49。
算法說明：
1. 首先定義運算符優(yōu)先級。我們用一個
Map<String, Map<String, String>>
來保存優(yōu)先級表。這樣我們就可以通過下面的方式來計算兩個運算符的優(yōu)先級了：
/**
* 查表得到op1和op2的優(yōu)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 進行處理。
使用兩個輔助棧：optStack用于保存運算符，numStack用于保存操作數(shù). 我們用 '#' 作為表達式的起始和結(jié)果標志符。
讀入一個token，如果它是數(shù)字，則壓入numStack棧中；
如果它是運算符，則取出optStack棧的棧頂元素A，將 A 與 token 進行優(yōu)先級比較。
如果 A < token，則將 token 壓入optStack棧。
如果 A = token，則說明 token和A是一對括號，此時將optStack棧的棧頂元素彈出。
如果 A > token，則從numStack中彈出２個操作數(shù)，從optStack中彈出1個運算符，并計算結(jié)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。
算法實現(xiàn)：
/**
* 算術(shù)表達式求值。
* 3 + 4 * 12 結(jié)果為51
* @author whf
*
*/
public class EvaluateExpression {
// 運算符優(yōu)先級關(guān)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(shù)棧
/**
* 計算表達式
* @param exp 四則運算表達式, 每個符號必須以空格分隔
* @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。
* 如果是數(shù)字，則壓入numStack
* 如果是運算符，則將optStack棧頂元素與該運算符進行優(yōu)先級比較
* 如果棧頂元素優(yōu)先級低，則將運算符壓入optStack棧,如果相同，則彈出左括號，如果高，則取出２個數(shù)字，取出一個運算符執(zhí)行計算，然后將結(jié)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);
}
}
}
}
/**
* 執(zhí)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);
}
}
/**
* 檢查一個String是否為數(shù)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);
// 跳過小數(shù)點
if (ch == '.') {
continue;
}
if (false == isNumber(ch)) {
return false;
}
}
return true;
}
/**
* 檢查一個字符是否為數(shù)字
* @param ch
* @return
*/
private boolean isNumber(char ch) {
if (ch >= '0' && ch <= '9') {
return true;
}
return false;
}
/**
* 查表得到op1和op2的優(yōu)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);
}
/**
* 構(gòu)造方法，初始化優(yōu)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);
}
}
程序測試：
String exp = "4 * ( 10 + 2 ) + 1 #"; EvaluateExpression ee = new EvaluateExpression(); out.println(ee.calcualte(exp));
運行結(jié)果為 49。
希望本文所述對大家的C++程序設(shè)計有所幫助。
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