发布时间：2023-03-19 15:30
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系列专栏：java学习
参考网课：尚硅谷
首发时间：2022年5月1日
你做三四月的事，八九月就会有答案，一起加油吧
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最后的话，作者是一个新人，在很多方面还做的不好，欢迎大佬指正，一起学习哦，冲冲冲
输入一个表达式7*2*2-5+1-5+3-3 ，对于计算机而言，它接收到的就是一个字符串，通过栈的思想可以获得表达式的计算结果
栈的应用场景
子程序的调用：在跳往子程序前，会先将下个指令的地址存到堆栈中，直到子程序执行完后再将地址取出，以回到原来的程序中
处理参数递归调用：和子程序的调用类似，只是除了存储下一个指令的地址外，也将参数、区域变量等数据存入堆栈中
表达式的转换【中缀表达式转后缀表达式】和求值（实际解决）
二叉树的遍历
图形的深度优先（depth——first）搜索法
用数组模拟栈的使用，由于栈是一种有序列表，当然可以使用数组的结构来储存栈的数据内容， 下面我们就用数组模拟栈的出栈，入栈等操作。
实现栈的思路分析
1.使用数组来模拟栈
2.定义一个top来表示栈顶，初始化为-1
3.入栈的操作，当有数据加入到栈时，top++;
stack[top]=data;
4.出栈的操作，int value=stack[top];
top–;
return value;
public class ArrayStackDemo{
public static void main(String[] args){
//测试一下
//先创建一个ArrayStack对象，表示栈
ArrayStack stack=new ArrayStack(4);
String key=\"\";
boolean loop=true;//控制是否退出菜单
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
while(loop){
System.out.println(\"show:表示显示栈\");
System.out.println(\"exit:退出程序\");
System.out.println(\"push:表示添加数据到栈（入栈）\");
System.out.println(\"pop:表示从栈取出数据（出栈）\");
System.out.println(\"请输入你的选择\");
key=scanner.next();
switch(key){
case \"show\":
stack.list();
break;
case \"push\":
System.out.println(\"请输入一个数\");
int value=scanner.nextInt();
stack.push(value);
break;
case \"pop\":
try {
int res=stack.pop();
System.out.printf(\"出栈的数据%d\\n\",res);
}catch(Exception e){
System.out.println(e.getMessage());
}
break;
case \"exit\":
scanner.close();
loop=false;
break;
default:
break;
}
}
System.out.println(\"程序退出\");
}
}
//定义一个ArrayStack表示栈
class ArrayStack{
private int maxSize;//栈的大小
private int[] stack;//数组，数组模拟栈，数据就放在该数组中
private int top=-1;//top表示栈顶，初始化为-1
//构造器
public ArrayStack(int maxSize){
this.maxSize=maxSize;
stack=new int[this.maxSize];
}
//栈满
public boolean isFull(){
return top==maxSize-1;
}
//栈空
public boolean isEmpty(){
return top==-1;
}
//入栈-push
public void push(int value){
//先判断栈是否满
if(isFull()){
System.out.println(\"栈满\");
return;
}
top++;
stack[top]=value;
}
//出栈-pop，将栈顶的数据返回
public int pop(){
//先判断栈是否为空
if(isEmpty(){
//抛出异常
throw new RuntimeException(\"栈空，没有数据\");
}
int value=stack[top];
top--;
return value;
}
//显示栈的情况【遍历栈】,遍历时，需要从栈顶开始显示数据
public void list(){
if(isEmpty()){
System.out.println(\"栈空，没有数据\");
return;
}
for(int i=top;i>=0;i--){
System.out.printf(\"stack[%d]=%d\\n\",i,stack[i]);
}
}
}
使用栈完成计算一个表达式的结果
722-5+1-5+3-3
数组numStack：存放数
符号栈operStack：存放运算符
1.通过一个index的值（索引），来遍历我们的这一个表示式
2.如果我们发现是一个数字，就直接入数栈
3.如果发现扫描到的是一个符号，就分如下情况来解决
3.1.如果发现当前的符号栈为空，就直接入栈
3.2如果符号栈有操作符，就进行比较，如果当前的操作符优先级小于或者等于栈中的操作符，就需要从数栈中pop出两个数，然后再从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到的结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
3.3 如果当前的操作符优先级大于或者等于栈中的操作符，就直接入符号栈
4.当表达式扫描完毕后，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并计算
5.最后在数栈只有一个数字，就是表达式的结果
public class Calculator{
public static void main(String[] args){
//根据前面老师的思路完成表达式的一个运算
String expression=\"3+2*6-2\";
//创建两个栈，数栈，一个符号栈
ArrayStack2 numStack=new ArrayStack2(10);
ArrayStack2 operStack=new ArrayStack2(10);
//定义需要的相关变量
int index=0;//用于扫描
int num1=0;
int num2=0;
int oper=0;
int res=0;
char ch=\'\';//将每次扫描得到的char保存到ch
//开始while循环的扫描expression
while(true){
//依次得到expression的每一个字符
ch=expression.substring(index,index+1).charAt(0);
//判断ch是什么，然后做相应的处理
if(operStack.isOper(ch)){//如果运算符
//判断当前的符号栈是否为空
if(!operStack.isEmpty){
//如果符号栈有操作符，就进行比较，如果当前的操作符优先级小于或者等于栈中的操作符
//就需要从数栈中pop出两个数，然后再从符号栈中pop出一个符号，进行运算
//将得到的结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
if(operStack.priority(ch)<=operStack.priority(operStack.peek())){
num1=numStack.pop();
num2=numStack.pop();
oper=operStack.pop();
res=numStack.cal(num1,num2,oper);
//把运算的结果入数栈
numStack.push(res);
//然后将当前的操作符入符号栈
operStack.push(ch);
}
}else{
//如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符，就直接入符号栈
operStack.push(ch);
}else{
//如果为空直接入栈
operStack.push(ch);//1+3
}
}else{//如果是数，则直接入数栈
numStack.push(ch-48);//\'1\'--1
}
//让index+1，并判断是否扫描到expression最后
index++;
if(index>=expression.length()){
break;
}
}
//当表达式扫描完毕后，就顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并计算
while(true){
//如果符号栈为空，则计算到最后的结果，数栈中只有一个数字【结果】
if(operStack.isEmpty()){
break;
}
num1=numStack.pop();
num2=numStack.pop();
oper=operStack.pop();
res=numStack.cal(num1,num2,oper);
numStack.push(res);//入栈
}
//将数栈的最后数，pop出，这就是结果
int res2=numStack.pop();
System.out.printf(\"表达式%s=%d\",expression,res2);
}
}
//先创建一个栈，直接使用前面创建好的
//定义一个ArrayStack2表示栈，需要拓展功能
class ArrayStack2{
private int maxSize;//栈的大小
private int[] stack;//数组，数组模拟栈，数据就放在该数组中
private int top=-1;//top表示栈顶，初始化为-1
//构造器
public ArrayStack2(int maxSize){
this.maxSize=maxSize;
stack=new int[this.maxSize];
}
//增加一个方法，可以返回当前栈顶的值，但是不是真正的pop
publicn int peep(){
return stack[top];
}
//栈满
public boolean isFull(){
return top==maxSize-1;
}
//栈空
public boolean isEmpty(){
return top==-1;
}
//入栈-push
public void push(int value){
//先判断栈是否满
if(isFull()){
System.out.println(\"栈满\");
return;
}
top++;
stack[top]=value;
}
//出栈-pop，将栈顶的数据返回
public int pop(){
//先判断栈是否为空
if(isEmpty(){
//抛出异常
throw new RuntimeException(\"栈空，没有数据\");
}
int value=stack[top];
top--;
return value;
}
//显示栈的情况【遍历栈】,遍历时，需要从栈顶开始显示数据
public void list(){
if(isEmpty()){
System.out.println(\"栈空，没有数据\");
return;
}
for(int i=top;i>=0;i--){
System.out.printf(\"stack[%d]=%d\\n\",i,stack[i]);
}
}
//返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定，优先级使用数字表示
//数字越大，优先级越高
public int priority(int oper){
if(oper==\'*\'||oper==\'/\'){
return 1;
}else if(oper==\'+\'||oper==\'-\'){
return 0;
}else{
return -1;//假定目前的表达式只有+，-，*，/
}
}
//判断是不是一个运算符
public boolean isOper(char val){
return val==\'+\'||val=\'-\'||val=\'*\'||val=\'/\';
}
//计算方法
public int cal(int num1,int num2,int oper){
int res=0;//res用于存放计算的结果
switch(oper){
case \'+\':
res=num1+num2;
break;
case \'-\':
res=num2-num1;//注意顺序
break;
case \'*\':
res=num1*num2;
break;
case \'/\':
res=num2/num1;
break;
default:
break;
}
return res;
}
}
下期预告：力扣每日一练之数组下篇Day3
觉得文章写的不错的亲亲们，点赞评论走一波，爱你们哦！
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