解析一般数学算式,实现简单的带括号的加减乘除运算。
二、基本思路
前面两篇介绍了直接解析字符串和用数组容器辅助解析的两种方式,这次再介绍最常用的解析算法——解析后缀表达式(逆波兰表达式)。
三、逆波兰表达式及其得到算法
1、逆波兰表达式
也即后缀表达式,指的是不包含括号,运算符放在两个运算对象的后面,所有的计算按运算符出现的顺序,严格从左向右进行(不再考虑运算符的优先规则)。(摘自百度),既然没了运算符的优先规则,那么计算机解析起来自然容易的多。
对于我们常见的表达式,称为中缀表达式,每个中缀表达式都有对应的后缀表达式。如:
中缀表达式:-2*(1+6/3)+4
后缀表达式:-2 1 6 3 / + * 4 +(这里为了区分负号和减号,我在数字与数字、数字与符号之间都加了空格,至于怎么从中缀表达式得到后缀表达式,后面有介绍及参考程序)
而在解析后缀表达式时,只需要遵守以下原则即可:
从左往右遍历
遇到数字直接放入容器
遇到运算符,将最后两个数字取出,进行该运算,将结果再放入容器
遍历结束后,容器中的数字即为运算结果
按这个过程走下来,自然而然的想到用栈是最合适的。
现只需想办法由输入的中缀表达式转为后缀表达式即可完成解析。
2、由中缀表达式得到后缀表达式的算法
由中缀表达式得到后缀表达式,只要遵守以下步骤即可:
首先设置运算符的优先级(这样设置也是为了简化程序):
”null” 栈顶若为空,假设优先级为0
“(” 优先级设为1
“+-” 优先级设为2
“*/” 优先级设为3
从左向右遍历中缀表达式
遇到数字直接输出
遇到符号
遇到左括号,直接压栈
遇到右括号,弹栈输出直到弹出左括号(左括号不输出)
遇到运算符,比较栈顶符号,若该运算符优先级大于栈顶,直接压栈;若小于栈顶,弹栈输出直到大于栈顶,然后将改运算符压栈。
最后将符合栈弹栈并输出
现根据这个原则,手动模拟一遍转换过程:
还是以-2*(1+6/3)+4为例
四、代码一
环境:
Eclipse Java EE IDE(Version: Oxygen.1a Release (4.7.1a))
jdk1.8.0_131
先写一个最基本的两位数四则运算方法,比较简单,没有写注释:
private static double doubleCal(double a1, double a2, char operator) throws Exception { switch (operator) { case \'+\': return a1 + a2; case \'-\': return a1 - a2; case \'*\': return a1 * a2; case \'/\': return a1 / a2; default: break; } throw new Exception("illegal operator!"); }