java四则运算，计算器的实现

以下代码来自：https://bbs.csdn.net/topics/380022283

四则运算的主要难点在于，中缀表达式优先级的处理，为方便运算一般都是将中缀表达式转换成后缀表达式，使用的算法一般为场度调度算法。
思想:
需要用到一个List和一个Stack，List用于存放后缀表达式，栈Stack用于存放待入List的运算符。
对于给定的中缀表达式字符串，依次读入每个字符执行下列步骤：
1、对于操作数，直接放入后缀表达式。
2、对于运算符因为不知道在它之后有没有优先级比它高的，因此，在栈内没有运算符时，新来的运算符（待入栈的运算符）直接进栈。如果栈内有运算符，那么比较栈顶运算符与新来的运算符的优先级，如果栈顶运算符优先级更高或者相等，说明栈顶的运算符优先级更高或它先来（同级先来先算），则栈顶运算符退栈，新来的运算符继续和后面的栈顶运算符比较，直到它的优先级更大（或者栈空了），它就可进栈了。
3、遍历完了中缀表达式字符串，如果栈没空，就将栈内元素依次存进后缀表达式。

优先级比较：

 static final String symbol = "+-*/()"; //运算符static final String[] priority = {"+-","*/","()"}; //运算符优先级static Comparator<String> comp = new Comparator<String>(){public int compare(String s1,String s2){int n1 = 0, n2 = 0;for(int i = 0; i < priority.length; i++){if(priority[i].indexOf(s1) >= 0) { n1 = i; }if(priority[i].indexOf(s2) >= 0) { n2 = i; }}return n1 - n2;}};

中缀表达式转后缀表达式：
下列代码实现了，将形如2.5*4+(5*5)+55/55+4+5*(55+3)的中缀表达式转为后缀表达式，不包含单目运算符，允许表达式有多余的空格，对于中缀表达式为null的、括号不匹配的、表达式不合法的会抛出异常。

public static List<String> infixToSuffix(String expression) throws Exception
{if(expression == null){throw new Exception("illegal parameter.");}expression.replaceAll("\\s*", "");   // "\\s*"为正则表达式，\\s代表空格，*表示0个或者多个List<String>list = new ArrayList<String>();       //存放后缀表达式Stack<String> opStack = new Stack<String>();  //运算符栈StringBuffer buffer = new StringBuffer();for(char ch : expression.toCharArray()){if(symbol.indexOf(ch) >= 0)  //是运算符{if(buffer.length() > 0)  //如果有操作数{String v = buffer.toString();if( !v.matches("\\d+([.]\\d+)?") ) //如果不是形如125或者1235.25的数为非法数字{throw new Exception("illegal variable("+v+").");}list.add(v);buffer.delete(0, buffer.length());}if(ch == '(')       //左括号直接入栈{opStack.push(String.valueOf(ch));   //入栈}else if(ch == ')'){  //扩号内运算符退栈,以消括号String lastOp = "";while(opStack.size() > 0){lastOp = opStack.pop();if(lastOp.equals("(")){break;}else{list.add(lastOp);}}if(!"(".equals(lastOp)) //说明括号不匹配{throw new Exception("illegal express.");}}else if( opStack.size() > 0){String str = String.valueOf(ch);String lastOp = opStack.peek();  //不弹出if(lastOp.equals("(") || comp.compare(str,lastOp) > 0){  //如果待入栈的运算符是"("或者优先级比栈顶运算符更高则直接入栈opStack.push(str);}else //优先级更低或相等则把先来运算符退栈,然后再进栈{lastOp = opStack.pop();list.add(lastOp);opStack.push(str);}}else  //还没有运算符{opStack.push(String.valueOf(ch));}}else //不是运算符则当作操作数,因为已经去除所有空格,这里不再需要判断空格{buffer.append(ch);}}while(opStack.size() > 0){String lastOp = opStack.pop();if("()".indexOf(lastOp) >= 0){throw new Exception("illegal express.");}list.add(lastOp);}return list;}

对后缀表达式进行计算：

 public static double calculator(List<String> list) throws Exception{ //计算Stack<Double> val = new Stack<Double>();double result = 0;while (list.size() > 0) {String s = list.remove(0);if (symbol.indexOf(s) >= 0){double d1 = val.pop();double d2 = val.pop();if ("+".equals(s)) {result = d2 + d1;} else if ("-".equals(s)) {result = d2 - d1;} else if ("*".equals(s)){result = d2 * d1;} else if ("/".equals(s)) {result = d2 / d1;} else {throw new Exception ("illigal symbol("+s+").");}val.push(result);} else {if (!s.matches("\\d+([.]\\d+)?")) {throw new Exception ("illigal variable("+s+").");}val.push(Double.valueOf(s));}}return result;}

可测试代码：

package calculator;          //包import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
import java.util.Stack;public class Test
{static final String symbol = "+-*/()"; //运算符static final String[] priority = {"+-","*/","()"}; //运算符优先级static Comparator<String> comp = new Comparator<String>(){public int compare(String s1,String s2){int n1 = 0, n2 = 0;for(int i = 0; i < priority.length; i++){if(priority[i].indexOf(s1) >= 0) { n1 = i; }if(priority[i].indexOf(s2) >= 0) { n2 = i; }}return n1 - n2;}};public static void main(String[] args) throws Exception{String expression = "2.5*4+(2*5)+54/54+4";List<String>list = infixToSuffix(expression);System.out.println(list);double result = calculator(list); //计算结果System.out.printf("%.2f\n",result);}public static List<String> infixToSuffix(String expression) throws Exception{if(expression == null){throw new Exception("illegal parameter.");}expression.replaceAll("\\s*","");  // "\\s*"为正则表达式，\\s代表空格，*表示0个或者多个List<String>list = new ArrayList<String>();       //存放后缀表达式Stack<String> opStack = new Stack<String>();  //运算符栈StringBuilder buffer = new StringBuilder();for(char ch : expression.toCharArray()){if(symbol.indexOf(ch) >= 0)  //是运算符{if(buffer.length() > 0)    //如果有操作数{String v = buffer.toString();if( !v.matches("\\d+([.]\\d+)?") ) //如果不是形如125或者1235.25的数为非法数字{throw new Exception("illegal variable("+v+").");}list.add(v);buffer.delete(0, buffer.length());}if(ch == '(')       //左扩号直接入栈{opStack.push(String.valueOf(ch));   //入栈}else if(ch == ')'){  //扩号内运算符退栈,以消括号String lastOp = "";while(opStack.size() > 0){lastOp = opStack.pop();if(lastOp.equals("(")){break;}else{list.add(lastOp);}}if(!"(".equals(lastOp)) //说明括号不匹配{throw new Exception("illegal express.");}}else if( opStack.size() > 0){String str = String.valueOf(ch);String lastOp = opStack.peek();  //不弹出if(lastOp.equals("(") || comp.compare(str,lastOp) > 0){  //如果待入栈的运算符是"("或者优先级比栈顶运算符更高则直接入栈opStack.push(str);}else //优先级更低或相等则把先来运算符退栈,然后再进栈{lastOp = opStack.pop();list.add(lastOp);opStack.push(str);}}else  //还没有运算符{opStack.push(String.valueOf(ch));}}else //不是运算符则当作操作数,因为已经去除所有空格,这里不再需要判断空格{buffer.append(ch);}}if (buffer.length() >0)         //最后一个操作数{list.add(buffer.toString());}while(opStack.size() > 0){String lastOp = opStack.pop();if("()".indexOf(lastOp) >= 0){throw new Exception("illegal express.");}list.add(lastOp);}return list;}public static double calculator(List<String> list) throws Exception{ //计算Stack<Double> val = new Stack<Double>();double result = 0;while (list.size() > 0) {String s = list.remove(0);if (symbol.indexOf(s) >= 0){double d1 = val.pop();double d2 = val.pop();if ("+".equals(s)) {result = d2 + d1;} else if ("-".equals(s)) {result = d2 - d1;} else if ("*".equals(s)){result = d2 * d1;} else if ("/".equals(s)) {result = d2 / d1;} else {throw new Exception ("illigal symbol("+s+").");}val.push(result);} else {if (!s.matches("\\d+([.]\\d+)?")) {throw new Exception ("illigal variable("+s+").");}val.push(Double.valueOf(s));}}return result;}
}

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