用java实现了一个小的计算器算法

突然之间心血来潮,就是想试一试数据结构怎么用.到现在才感觉的,数据结构是一种思想,一种思维方式,用怎样的方式去解决怎样的问题,这些是数据结构和算法给我们的.

言归正传吧,说说这个小计算器(其实还有太多需要扩展和改进的地方).暂时只局限在加减乘除,因为定义的是int类型的,所以也限制在整数运算吧.

主要思路是这样的:计算器最主要的部分是获取用户输入,然后根据算法将获取到的输入存储成为二叉树.当然,肯定要用栈存储的.

先看一下简单的分析:

1+2-3: 存储成二叉树应该是这样的:节点上的值为运算符,左右孩子为数值:

+

/ \

+ 3

/ \

1 2

也就是说,存好后用后序方法来进行读取,然后计算.

如果有*和/,则如下:

1+2*3-6/2:

-

/ \

+ /

/\ / \

1 * 6 2

/\

2 3

其实,从这些分析上,可以得出一个结论,暂且是对于这个计算器范围内的结论(没有括号之类的...)

(1)两个栈,一个CTack,用来存放暂时的操作符,一个TTack,用来存放二叉树.两个栈结构,一个栈存放的是String类型,另一个存放二叉树Node类型.

(2)一次对用户输入的字符进行遍历,通过下面的原则判断是否压栈还是出栈组成二叉树.

方式:首先,在输入字符是数字时,先创建一个TTack,左右孩子赋值为null,data值赋值为数字.

输入遍历到操作符时:a: CTack为空;b:CTack当前操作符优先级<读入的操作符 ; 压栈CTack

aa:CTack当前操作符优先级>=读入操作符优先级,新建Node,出栈TTack中的两个Node分别

作为新Node的左右孩子,操作符作为节点值,之后再次压栈TTack.

(3)读完后,如果CTack还不是null,则以此取出TTack中的两个Node作为新Node的左右孩子,CTack出栈的操作符作为节点值.之后压栈.

思路大体就是这样,这个过程中其实有很多问题,其中比较难的是:如果操作符和已经有的是相等的关系,那么就是循环进行新建节点,压栈这些操作.

核心程序:

package com.pipi.MainProcess;

import com.pipi.structure.Node;
import com.pipi.structure.OperatorStacks;
import com.pipi.structure.Stacks;
import com.pipi.util.CheckPriority;
import com.pipi.util.Operate;


public class Structure {
	OperatorStacks CTack = new OperatorStacks(); //存放符号
	Stacks TTack = new Stacks(); //存放二叉树结构
	
	private StringBuffer dowithstr = new StringBuffer();
	public String DowithStr(String getStr){
		char[] cc = getStr.toCharArray();
		String ch = new String();
		for (int i = 0;i < cc.length; i++){
			if(!Operate.isOperate(String.valueOf(cc[i]))){//如果是数字
				ch = ch + String.valueOf(cc[i]);
				int j = (i+1) == cc.length?(cc.length-1):i+1;
				if(Operate.isOperate(String.valueOf(cc[j])) || cc.length == i+1){
					Node n = new Node();
					n.setData(ch);
					n.setLchild(null);
					n.setRchild(null);
					TTack.push(n);
					ch = "";
				}
			}else{
				// 如果栈里面当前操作符优先级小于或者等于ch优先级,则压栈ch
				while(CheckPriority.getPriority(CTack.getFirstStr()) >= CheckPriority.getPriority(String.valueOf(cc[i]))){// 如果栈里面当前操作符优先级大于ch优先级,则栈里面当前操作符出栈,并取得TTack中两个操作数进行运算
					Node a = TTack.pop();//第一个出栈
					Node b = TTack.pop();//第二个出栈
					Node n = new Node();
					n.setData(CTack.pop());
					n.setLchild(b);
					n.setRchild(a);
					TTack.push(n);
//					int m = CTack.getPoint()>0?(CTack.getPoint()-1):0;
//					CTack.setPoint(m);
					
				}
					CTack.push(String.valueOf(cc[i]));
			}
			}
		while(CTack.getPoint() > 0){
			Node a = TTack.pop();//第一个出栈
			Node b = TTack.pop();//第二个出栈
			
			Node n = new Node();
			
			n.setData(CTack.pop());
			n.setLchild(b);
			n.setRchild(a);
			TTack.push(n);
			
		}
		//计算最后的值
		int result = Operate.getResult(TTack.pop());
		
		/**
		 * 遍历二叉树元素,得出结果后没有用啦
		 */
		int j = TTack.getPoint();  //当前栈中的个数
		for(int i = 0; i < j; i++){
			Node n = TTack.pop();
			System.out.println(n.getData()+"--------from the getData().");
			System.out.println(n.getLchild()+"--------from getLchild().");
			System.out.println(n.getRchild()+"--------from getRchild().");
		}
		
		/**
		 * 遍历操作符,最后没有了
		 */
		int k = CTack.getPoint();
		for(int i = 0; i < k; i++){
			System.out.println(CTack.pop());
		}
//		return "";
		return result+"";
	}
}

对栈的操作:

package com.pipi.structure;

public class OperatorStacks {
	private int point = 0; //当前位置
	private String[] sb = new String[100]; //当前位置的内容
	
	/**
	 * 获取最上面的元素
	 * 如果有,则返回,如果没有,则返回一个"###"
	 */
	public String getFirstStr(){
		
		if(point>0){
			return sb[point-1];
		}
		return "###";
	}
	
	public String pop(){
		if(point > 0){
			point = point - 1;
		}
		return sb[point];
		
	}
	
	public void push(String n){
		sb[point] = n;
		point++;
	}

	public int getPoint() {
		return point;
	}

	public void setPoint(int point) {
		this.point = point;
	}

	public String[] getSb() {
		return sb;
	}

	public void setSb(String[] sb) {
		this.sb = sb;
	}

	

	
}

工具操作:其中getResult方法用到了递归调用的方法.

package com.pipi.util;

import com.pipi.structure.Node;
import com.pipi.structure.OperatorStacks;
import com.pipi.structure.Stacks;

/**
 * 两个数之间的计算
 * @author ya皮皮
 *
 */
public class Operate {
	public static String opr(String str, int num2, int num1){
		if(str.equals("+")){
			return (num2 + num1 +"");
		}else if(str.equals("-")){
			return (num2-num1 +"");
		}else if(str.equals("*")){
			return (num2*num1 +"");
		}else{
			if(num1!=0)
				{
				return (num2/num1 +"");
				}
			return 0+"";
				}
			
	}
	
	/**
	 * 
	 * @param TTack
	 * @param CTack
	 * @return
	 */
	
	//计算
	public static int getResult(Node n){
		String result = new String();
		if(null == n.getLchild() && null == n.getRchild()){
			result = n.getData();
		}else{
			result = opr(n.getData(),getResult(n.getLchild()),getResult(n.getRchild()));
		}
		return Integer.parseInt(result);
	}

	/**
	 * 判断是不是操作符
	 */
	public static boolean isOperate(String str){
		return "+-*/".indexOf(str) != -1?true:false;
	}
	
}

定义优先级:

public class CheckPriority {
	public static int getPriority(String s){
		if(null == s){
			return 0;
		}
		if(s.equals("*") || s.equals("/")){ //* / 是1级
			return 2;
		}else if(s.equals("+") || s.equals("-")){ // + -是0级
			return 1;
		}else{
			return -1;
		}
	}
}

定义二叉树:

package com.pipi.structure;
/**
 * 
 * @author pipi
 * 定义二叉树
 */
public class Node {
	String data = new String(); //数据
	Node lchild = null; //左孩子,如果没有,设置为null
	Node rchild = null; //右孩子,如果没有,设置为null
	public String getData() {
		return data;
	}
	public void setData(String data) {
		this.data = data;
	}
	public Node getLchild() {
		return lchild;
	}
	public void setLchild(Node lchild) {
		this.lchild = lchild;
	}
	public Node getRchild() {
		return rchild;
	}
	public void setRchild(Node rchild) {
		this.rchild = rchild;
	}
	
	
}

总结:

其实,这个程序只是实现了一个思想,还有很多没有考虑到的地方,还有很多代码需要重构.总的来说,学会了这种思想也是一个小小的进步,接下来会好好完善一下代码.

GOGO~