蓝桥杯 算法训练 ALGO-156 表达式计算

算法训练 表达式计算  

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问题描述

　　输入一个只包含加减乖除和括号的合法表达式，求表达式的值。其中除表示整除。

输入格式

　　输入一行，包含一个表达式。

输出格式

　　输出这个表达式的值。

样例输入

1-2+3*(4-5)

样例输出

-4

数据规模和约定

　　表达式长度不超过100，表达式运算合法且运算过程都在int内进行。

 

题目解析：

　　运算优先级： 括号 → 乘除 → 加减

　　例如　　1-2+3*(4-5)

　　　　（1）计算（4-5），表达式变为  1-2+3*-1

　　　　（2）计算 3*-1，表达式变为  1-2+-3

　　　　（3）计算 1-2，表达式变为  -1+-3

　　　　（4）计算 -1+-3，表达式变为  -4

　　　　（5）结果  -4

　　根据这一规律，我们首先在输入的表达式两端加上括号，使程序变为重复去计算括号中的子表达式。计算规则如同上例。 　　

 

示例代码：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        StringBuilder expression = new StringBuilder("("+br.readLine()+")");    //表达式，在输入的表达式两边加上括号
        StringBuilder temp = new StringBuilder();                                //存放临时表达式，即每次存放的都是任意一个括号中的子表达式
        while(true){
            int frontBrackets = expression.lastIndexOf("(");            //从表达式后边开始搜索，找到最后一个"("
            int backBrackets = expression.indexOf(")", frontBrackets);  //从最后一个"("的位置开始往后搜索，找到与之对应的")"
            
            if(frontBrackets == -1)    break;    //若再无表达式需要计算，即expression只有一个整数时，跳出循环
            
            temp.append(expression.substring(frontBrackets + 1 , backBrackets));    //将此括号中的表达式存入temp
            expression.delete(frontBrackets, backBrackets + 1);        //在原始表达式中将括号连同其中的表达式删除
            
            for(int i = 0; i < temp.length(); i++){        //从子表达式中找出运算符，根据运算原则，先乘除后加减
                if(temp.charAt(i) == '*'){                //若找到 "*" ，调用calculation进行运算
                    calculation(temp , '*' , i);
                    i = 0;                                //运算完后，i清零，方便下一次从开始位置继续寻找乘除运算符
                }
                
                if(temp.charAt(i) == '/'){
                    calculation(temp , '/' , i);
                    i = 0;
                }
            }
            
            for(int i = 0; i < temp.length(); i++){        //找完乘除运算符后，开始找加减云算符
                if(temp.charAt(i) == '+'){
                    calculation(temp , '+' , i);
                    i = 0;
                }
                
                if(temp.charAt(i) == '-'){
                    calculation(temp , '-' , i);
                    i = 0;
                }
            }
            
            expression.insert(frontBrackets, temp);        //运算完后，将结果插入在刚才删除的括号位置，构成新的表达式，继续循环计算
            temp.delete(0, temp.length());                //将temp清空，方便下一个表达式计算
            
        }
        
        System.out.println(expression);        //输出结果
    }
    
    /**
     * 计算表达式
     * @param src  　　　　表达式
     * @param op   　　　　操作符
     * @param location    操作符在表达式中的位置
     */
    private static void calculation(StringBuilder src, char op, int location) {
        int x = 0;    //操作数1
        int y = 0;  //操作数2
        int sum = 0;// sum = x (op) y
        
        String check = "0123456789+-";    //检测运算符两边的内容是否为其中数组或者正数或负数
        StringBuilder temp = new StringBuilder();    //存放运算符两边的字符
        
        if(location == 0)    return;        //若遇到子表示其中只有加减运算符这种情况，且遇到的第一个运算符其实是想表示一个正数或者负数的符号，则函数返回，继续寻找下一个运算符
        
        int k = 0;  //搜索操作符左右两边的数
        for(k = location - 1; k >= 0 && check.contains(src.charAt(k) + ""); k--){    //从运算符左边一个位置开始往前搜索，找到第一个操作数
            try{
                //若数字前边有两个运算符，第一个是为了与前边的数相连，第二个是为了表示这个数的正负，则跳出循环，执行后面的语句
                //比如： 5+(7+-5*+10)，搜索到5前边时，先搜索到"-",发现前边还有一个"+"，此时temp中没有运算符，则继续执行，当搜索到"+"时，发现前边没有运算符了，就跳出循环
                if((src.charAt(k) == '+' || src.charAt(k) == '-') && (src.charAt(k-1) != '+' || src.charAt(k-1) != '-' ))
                    break;
                if(temp.charAt(0) == '+' || temp.charAt(0) == '-')
                    break;
                
            }catch(Exception e){
//                e.printStackTrace();    //不输出异常，满足题目输出要求
            }
            
            temp.insert(0, src.charAt(k));    //每次都是从temp的开始位置插入内容，保证逆向搜索的内容能按照正常的顺序存入temp
            src.deleteCharAt(k);            //删除运算符前边的那个数字，若有正负号，也一并删除
        }
        
        x = Integer.parseInt(temp.toString());    //将搜索到的此数存入x
        temp.delete(0, temp.length());            //将temp清空
        
        for(k = k + 2; k < src.length() && check.contains(src.charAt(k) + ""); ){    //从运算符右边一个位置开始往后搜索，找到第二个操作数，加2是因为上边的循环语句在结束时自减了一次
            
            if((src.charAt(k) == '+' || src.charAt(k) == '-') && (temp.length() != 0))
                break;
            
            temp.append(src.charAt(k));
            src.deleteCharAt(k);
        }
        
        y = Integer.parseInt(temp.toString());
        temp.delete(0, temp.length());
        
        switch(op){
            case '+':
                sum = x + y;
                src.deleteCharAt(k-1);        //删除运算符
                src.insert(k-1, sum + "");    //将结果存入src的操作符位置（此时操作符两边的数已经从src中删除，所以插入此位置相当于用结果代替子表达式，方便下一次运算）
                break;
            
            case '-':
                sum = x - y;
                src.deleteCharAt(k-1);
                src.insert(k-1, sum + "");
                break;
                
            case '*':
                sum = x * y;
                src.deleteCharAt(k-1);
                src.insert(k-1, sum + "");
                break;
                
            case '/':
                sum = x / y;
                src.deleteCharAt(k-1);
                src.insert(k-1, sum + "");
                break;
            
            default:
                break;
        }
    }
}