java实现一个计算器：输入计算公式即可输出结果

1. java使用双栈实现一个计算器

基本逻辑

双栈分别存储数值（nums）和操作符（ops ）
在实现时需要注意优先级
- 如果当前操作符是 ‘)’ 时，需要在遍历过程中把括号内数据做一次计算
- 如果当前遍历的操作符如果是 + - ，且操作符栈ops的操作符是 * /,则需要优先计算 *和/的逻辑
上边都做完的话，最终都是简单的 + - 逻辑了，直接计算即可

BigDicemal版本


public class calculatorBigdecimal {public static BigDecimal calculate(String expression) {Stack<BigDecimal> nums = new Stack<>();Stack<Character> ops = new Stack<>();//记录是否需要把 - 作为 负数存储boolean isOperatorPre = false;for (int i = 0; i < expression.length(); i++) {char c = expression.charAt(i);if (Character.isDigit(c)) {int j = i;while (j < expression.length() && (Character.isDigit(expression.charAt(j)) || '.' == expression.charAt(j))) {j++;}isOperatorPre = false;nums.push(new BigDecimal(expression.substring(i, j)));i = j - 1;} else if (c == '(') {isOperatorPre = true;ops.push(c);} else if (c == ')') {while (ops.peek() != '(') {isOperatorPre = false;nums.push(calculateByOps(ops.pop(), nums.pop(), nums.pop()));}ops.pop();} else if (isOperator(c)) {if (c == '-' && (isOperatorPre || ops.empty())) {int j = i + 1;while (j < expression.length() && (Character.isDigit(expression.charAt(j)) || '.' == expression.charAt(j))) {j++;}nums.push(new BigDecimal(expression.substring(i + 1, j)).negate());i = j - 1;isOperatorPre = false;} else {while (!ops.empty() && needCalculatePre(c, ops.peek())) {nums.push(calculateByOps(ops.pop(), nums.pop(), nums.pop()));}isOperatorPre = true;ops.push(c);}}}while (!ops.empty()) {nums.push(calculateByOps(ops.pop(), nums.pop(), nums.pop()));}return nums.pop();}private static boolean isOperator(char c) {return c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/';}private static boolean needCalculatePre(char op1, char op2) {if (op2 == '(' || op2 == ')') {return false;}return (op2 == '*' || op2 == '/') && (op1 == '+' || op1 == '-') || (op2 == '+' || op2 == '-') && (op1 == '+' || op1 == '-');}private static BigDecimal calculateByOps(char op, BigDecimal b, BigDecimal a) {switch (op) {case '+':return a.add(b);case '-':return a.subtract(b);case '*':return a.multiply(b).setScale(4, BigDecimal.ROUND_HALF_UP);case '/':if (b.compareTo(BigDecimal.ZERO) == 0) {throw new UnsupportedOperationException("Cannot divide by zero");}return a.divide(b, 4, RoundingMode.HALF_UP);default:throw new UnsupportedOperationException("Unknown operator " + op);}}

把一个表达式传入上面的方法即可完成计算
如： (2*5+5)*2-3 = 27

如果再来点难度，把这个表达式的数字依次替换成其他的数值，并完成计算，该怎么做呢？

依次取到原表达式的数据

  public static List<Long> findNumbers(String expression) {List<Long> numberList = new ArrayList<>();Matcher matcher = Pattern.compile("\\d+").matcher(expression);while (matcher.find()) {Long number = Long.parseLong(matcher.group());numberList.add(number);}return numberList;}

根据映射关系获取表达式的数据所对应的真实数据
把真实数据按指定位置替换到表达式中，调用上面的方法完成计算

public static String replaceNumbers(String expression, List<Long> nums, Map<Long, BigDecimal> idAmountMap) {StringBuilder newExpression = new StringBuilder(expression);for (Long id : nums) {BigDecimal amount = idAmountMap.get(id);if (amount == null) {amount = BigDecimal.ZERO;}String numberStr = amount.toString();// 构建数字的正则表达式，确保匹配的数字是一个独立的单词String regex = "(?<![\\d.])" + id + "(?![\\d.])";Pattern pattern = Pattern.compile(regex);Matcher matcher = pattern.matcher(newExpression);// 逐个查找并替换匹配的数字while (matcher.find()) {int start = matcher.start();int end = matcher.end();newExpression.replace(start, end, numberStr);// 更新偏移量，避免重复替换同一个数字matcher.region(start + numberStr.length(), newExpression.length());}}return newExpression.toString();}

main方法测试：

    public static void main(String[] args) {HashMap<Long, BigDecimal> map = new HashMap<>();map.put(1l, new BigDecimal("100.7563"));map.put(2l, new BigDecimal("200.2131"));map.put(3l, new BigDecimal("300.7908"));map.put(4l, new BigDecimal("400.2128"));map.put(10l, new BigDecimal("1000.4338"));map.put(10000000000l, new BigDecimal("5.0000"));String expressionaaa = "(10000000000-5+5)*2-3";List<Long> numbers = findNumbers(expressionaaa);System.out.println(numbers);String exP = replaceNumbers(expressionaaa, numbers, map);System.out.println(exP);System.out.println();String expression0 = "(-2+-5+5)*2-3";List<Long> numbers0 = findNumbers(expression0);System.out.println(numbers0);String exP0 = replaceNumbers(expression0, numbers0, map);System.out.println(exP0);System.out.println("(2-5+5)*2-3 = " + calculate(exP0));System.out.println();String expression1 = "(-2*5+5)*2-3";List<Long> numbers1 = findNumbers(expression1);System.out.println(numbers1);String exP1 = replaceNumbers(expression1, numbers1, map);System.out.println(exP1);System.out.println("(2*5+5)*2-3 = " + calculate(exP1));System.out.println();String expression2 = "-10+-5*(2-2)";System.out.println("10+5*(2-2) = " + calculate(expression2));String expression3 = "10+5/(4-1)"; //除不尽转化为BigDecimalList<Long> numbers3 = findNumbers(expression3);System.out.println(numbers3);String exP3 = replaceNumbers(expression3, numbers3, map);System.out.println(exP3);System.out.println("10+5/(4-1) = " + calculate(exP3));System.out.println();String expression6 = "2-5+2-3";System.out.println("2-5+2-3 = " + calculate(expression6));}

输出结果

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