227. Basic Calculator

1. 问题描述

Implement a basic calculator to evaluate a simple expression string.

The expression string contains only non-negative integers, +, -, *, / operators and empty spaces . The integer division should truncate toward zero.

You may assume that the given expression is always valid.

Some examples:

"3+2*2" = 7
" 3/2 " = 1
" 3+5 / 2 " = 5

Note: Do not use the eval built-in library function.

Tags:String

Similar Problems:(H)Basic Calculator、(H)Expression Add Operators

Solution:

class Solution {
public:
    int calculate(string s) {

    }
};  

2. 解答思路

2.1 合法性判断

• 空字符串
• 在第一个数字字符('0'~'9')出现前(假设在位置i)，则位置0到位置i的字符只能为空格‘ ’或一个正负号‘+’或‘-’号
• 除数字、加、减、乘、除、空格字符外，其他字符均为非法字符，返回0。同时，需设置全局标志位，与计算结果为0进行区分
• 有没有可能多个运算符字符相邻？e.g. "- +  /"、“*/-” etc. 不会，因为题目中说You may assume that the given expression is always valid.
• 若有溢出如何处理

2.2 整数提取

• 如何从相邻的多个空格与数字字符的串中，提取出整数

2.3 算法

• 原则：两次循环，先算乘除、再算加减
• 第1轮循环：若遇到乘除运算符，则将栈顶元素与提取的数字进行运算，删除栈顶元素，将结果入栈，依次类推...
• 第2轮循环：将栈中元素依次取出进行加法运算

3. 代码

#include <cctype>    //使用isdigit()、isspace()函数时需要
#include <stack>     //使用STL stack时需要
using namespace std;
class Solution {
public:
    int calculate(string s) {
        long long num = 0;
        char ch_Oper = '+';//用于保存提取到的运算符
        for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)//使用size()函数与使用length()函数的区别
        {
            if (isdigit(s[i])) //检查参数c是否为阿拉伯数字0到9
            {
                num = num * 10 + s[i] - '0';
            }            

            if (!isdigit(s[i]) && !isspace(s[i]) || i == s.size()-1)//i == s.size()-1表示单独处理最后一个整数
            {
                switch (ch_Oper)
                {
                case '+':
                    break;
                case '-':
                    num = -num;
                    break;
                case '*':
                    num = numStack.top() * num;
                    numStack.pop();
                    break;
                case '/':
                    num = numStack.top() / num;
                    numStack.pop();
                    break;
                default:
                    break;
                }

                numStack.push(num);
                num  = 0;
                ch_Oper = s[i];
            }         
        }

        while (!numStack.empty())
        {
            num += numStack.top();
            numStack.pop();
        }

        return (int)num;
    }

private:
    stack<long long> numStack;
};

4. 反思

本题代码中有处处理很是巧妙：

• 若遇到负号运算符'-'，则令num = -num，从而在第二次循环(while循环)中，只需进行加法运算。

小知识点：

• isdigit()、isspace()的用法（需包含#include <ctype.h>(旧版),#include <cctype>(新版)头文件）
• STL中stack容器的用法
• string s, 如何判断其大小：s.size()、s.length()；如何访问其中的某个字符：s[i]、s.at(i)
• 如何使用堆栈实现算术运算，如何将减法转换为加法，如何处理乘除运算