Java利用棧實現簡易計算器功能

package com.hsy.stack;

public class Calculator {

    public static void main(String[] args) {
        //根據前面老師思路，完成表示式的運算
        String expression = "7*2+100-5+3-4/2";//如何處理多位數的問題？
        //建立兩個棧，數棧，一個符號棧
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
        //定義需要的相關變數
        int index = 0;//用於掃描
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        int res = 0;
        char ch = ' '; //將每次掃描得到char儲存到ch
        String keepNum = ""; //用於拼接 多位數
        //開始while迴圈的掃描expression
        while(true) {
            //依次得到expression 的每一個字元
            ch = expression.substring(index, index+1).charAt(0);
            //判斷ch是什麼，然後做相應的處理
            if(operStack.isOper(ch)) {//如果是運運算元
                //判斷當前的符號棧是否為空
                if(!operStack.isEmpty()) {
                    //如果符號棧有操作符，就進行比較,如果當前的操作符的優先順序小於或者等於棧中的操作符,就需要從數棧中pop出兩個數,
                    //在從符號棧中pop出一個符號，進行運算，將得到結果，入數棧，然後將當前的操作符入符號棧
                    if(operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = numStack.cal(num1, num2, oper);
                        //把運算的結果如數棧
                        numStack.push(res);
                        //然後將當前的操作符入符號棧
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        //如果當前的操作符的優先順序大於棧中的操作符， 就直接入符號棧.
                        operStack.push(ch);
                    }
                }else {
                    //如果為空直接入符號棧..
                    operStack.push(ch); // 1 + 3
                }
            } else { //如果是數，則直接入數棧

                //numStack.push(ch - 48); //? "1+3" '1' => 1
                //分析思路
                //1. 當處理多位數時，不能發現是一個數就立即入棧，因為他可能是多位數
                //2. 在處理數，需要向expression的表示式的index 後再看一位,如果是數就進行掃描，如果是符號才入棧
                //3. 因此我們需要定義一個變數 字串，用於拼接

                //處理多位數
                keepNum += ch;

                //如果ch已經是expression的最後一位，就直接入棧
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                }else{

                    //判斷下一個字元是不是數位，如果是數位，就繼續掃描，如果是運運算元，則入棧
                    //注意是看後一位，不是index++
                    if (operStack.isOper(expression.substring(index+1,index+2).charAt(0))) {
                        //如果後一位是運運算元，則入棧 keepNum = "1" 或者 "123"
                        numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
                        //重要的!!!!!!, keepNum清空
                        keepNum = "";

                    }
                }
            }
            //讓index + 1, 並判斷是否掃描到expression最後.
            index++;
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }

        //當表示式掃描完畢，就順序的從 數棧和符號棧中pop出相應的數和符號，並執行.
        while(true) {
            //如果符號棧為空，則計算到最後的結果, 數棧中只有一個數位【結果】
            if(operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            numStack.push(res);//入棧
        }
        //將數棧的最後數，pop出，就是結果
        int res2 = numStack.pop();
        System.out.printf("表示式 %s = %d", expression, res2);
    }

}

//先建立一個棧,直接使用前面建立好
//定義一個 ArrayStack2 表示棧, 需要擴充套件功能
class ArrayStack2 {
    private int maxSize; // 棧的大小
    private int[] stack; // 陣列，陣列模擬棧，資料就放在該陣列
    private int top = -1;// top表示棧頂，初始化為-1

    //構造器
    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    //增加一個方法，可以返回當前棧頂的值, 但是不是真正的pop
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    //棧滿
    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }
    //棧空
    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }
    //入棧-push
    public void push(int value) {
        //先判斷棧是否滿
        if(isFull()) {
            System.out.println("棧滿");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }
    //出棧-pop, 將棧頂的資料返回
    public int pop() {
        //先判斷棧是否空
        if(isEmpty()) {
            //丟擲異常
            throw new RuntimeException("棧空，沒有資料~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
    //顯示棧的情況[遍歷棧]， 遍歷時，需要從棧頂開始顯示資料
    public void list() {
        if(isEmpty()) {
            System.out.println("棧空，沒有資料~~");
            return;
        }
        //需要從棧頂開始顯示資料
        for(int i = top; i >= 0 ; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]=%dn", i, stack[i]);
        }
    }
    //返回運運算元的優先順序，優先順序是程式設計師來確定, 優先順序使用數位表示
    //數位越大，則優先順序就越高.
    public int priority(int oper) {
        if(oper == '*' || oper == '/'){
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1; // 假定目前的表示式只有 +, - , * , /
        }
    }
    //判斷是不是一個運運算元
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }
    //計算方法
    public int cal(int num1, int num2, int oper) {
        int res = 0; // res 用於存放計算的結果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                res = num2 - num1;// 注意順序
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }
        return res;
    }

}