java實現任意四則運算運算式求值演算法_C 語言

本文執行個體講述了java實現任意四則運算運算式求值演算法。分享給大家供大家參考。具體分析如下：

該程式用於計算任意四則運算運算式。如 4 * ( 10 + 2 ) + 1 的結果應該為 49。
演算法說明：

1. 首先定義運算子優先順序。我們用一個

Map<String, Map<String, String>>

來儲存優先順序表。這樣我們就可以通過下面的方式來計算兩個運算子的優先順序了：

/** * 查表得到op1和op2的優先順序 * @param op1 運算子1 * @param op2 運算子2 * @return ">", "<" 或 "=" */public String priority(String op1, String op2) { return priorityMap.get(op1).get(op2);}

2. 掃描運算式字串，每次讀入一個 token 進行處理。

使用兩個輔助棧：optStack用於儲存運算子，numStack用於儲存運算元. 我們用 '#' 作為運算式的起始和結果標誌符。

讀入一個token，如果它是數字，則壓入numStack棧中；

如果它是運算子，則取出optStack棧的棧頂元素A，將 A 與 token 進行優先順序比較。

如果 A < token，則將 token 壓入optStack棧。

如果 A = token，則說明 token和A是一對括弧，此時將optStack棧的棧頂元素彈出。

如果 A > token，則從numStack中彈出２個運算元，從optStack中彈出1個運算子，並計算結果。

當optStrack棧為空白時（即棧頂元素為 '#'），numStack棧的棧頂元素即為運算式的值。

演算法實現：

/** * 算術運算式求值。 * 3 + 4 * 12 結果為51 * @author whf * */public class EvaluateExpression { // 運算子優先順序關係表 private Map<String, Map<String, String>> priorityMap = new HashMap<String, Map<String, String>>(); private LinkedStack<String> optStack = new LinkedStack<String>(); // 運算子棧 private LinkedStack<Double> numStack = new LinkedStack<Double>(); // 運算元棧 /**  * 計算運算式  * @param exp 四則運算運算式, 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。  * 如果是數字，則壓入numStack  * 如果是運算子，則將optStack棧頂元素與該運算子進行優先順序比較  * 如果棧頂元素優先順序低，則將運算子壓入optStack棧,如果相同，則彈出左括弧，如果高，則取出２個數字，取出一個運算子執行計算，然後將結果壓入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);   // 跳過小數點   if (ch == '.') {    continue;   }   if (false == isNumber(ch)) {    return false;   }  }  return true; } /**  * 檢查一個字元是否為數字  * @param ch  * @return  */ private boolean isNumber(char ch) {  if (ch >= '0' && ch <= '9') {   return true;  }  return false; } /**  * 查表得到op1和op2的優先順序  * @param op1 運算子1  * @param op2 運算子2  * @return ">", "<" 或 "="  */ public String priority(String op1, String op2) {  return priorityMap.get(op1).get(op2); } /**  * 構造方法，初始化優先順序表  */ 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); }}

程式測試：

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

運行結果為 49。

希望本文所述對大家的C++程式設計有所協助。