​LeetCode刷题实战224:基本计算器

程序IT圈

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2021-03-30 14:04

算法的重要性,我就不多说了吧,想去大厂,就必须要经过基础知识和业务逻辑面试+算法面试。所以,为了提高大家的算法能力,这个公众号后续每天带大家做一道算法题,题目就从LeetCode上面选 !

今天和大家聊的问题叫做 基本计算器,我们先来看题面:
https://leetcode-cn.com/problems/basic-calculator/

Given a string s representing an expression, implement a basic calculator to evaluate it.

给你一个字符串表达式 s ,请你实现一个基本计算器来计算并返回它的值。


示例


示例 1

输入:s = "1 + 1"
输出:2
示例 2

输入:s = " 2-1 + 2 "
输出:3
示例 3

输入:s = "(1+(4+5+2)-3)+(6+8)"
输出:23


解题

https://zhuanlan.zhihu.com/p/115807632
方法:栈和反转字符串

这个问题适合用栈来解决,因为表达式中包含括号,我们可以使用栈来查找每个子表达式的值。本质上,我们需要延迟处理主表达式,直到完成对括号种的中间子表达式的求值,我们使用栈来解决它。

我们将表达式的元素一个接一个的添加到栈上,直到我们遇到一个右括号 )。然后逐个弹出栈中的元素,在运行时对子表达式进行求值,直到遇到左括号 ( 为止。

我们需要理解 + 和 - 的区别。+ 遵循结合律。例如 [公式] ,等价于 [公式] 。然后 - 不遵循这个一规则,这是该方法中所有问题的根本原因。

如果我们使用栈并从左到右读取表达式的元素,则最终我们会从右到左计算表达式。就会出现 [公式] 等于 [公式] 的情况,这是不正确的。减法即不遵循结合律也不遵循交换律。

这个问题很容易解决,我们通过反转字符串,然后再按需添加到栈中,我们将字符串从右到左放入栈中,并从左到右正确的计算表达式。

算法:

按逆序迭代字符串。
操作数可以由多个字符组成,字符串 "123" 表示数字 123,它可以被构造为:123 >> 120 + 3 >> 100 + 20 + 3。如果我们读取的字符是一个数字,则我们要将读取的数字乘以 10 的幂并将当前数字相加,形成操作数。因为我们是按逆序处理字符串。
操作数由多个字符组成,一旦我们遇到的字符不是数字,则我们将操作数添加到栈上。
当我们遇到最括号 (,这意味这遇到了一个子表达式结束。由于我们是逆序,所以开括号成了表达式的结尾。则需要从栈中弹出操作数和运算发来计算表达式,直到弹出相应的右括号。子表达式的最终结果最终添加到栈上。
将非数字字符添加到栈上。
这个做直到我们得到最终的结果。可能我们没有更多的字符要处理,但是栈仍然是非空的。当主表达式没有用括号括起来时,就会发生这种情况。因此,在完成对整个表达式求值之后,我们将检查栈是否非空。如果是的话,我们将栈中的元素作为最终表达式处理,并像遇到左括号时那样对其求值。我们还可以用一组括号覆盖原表达式,以此避免额外调用。


class Solution {

    public int evaluateExpr(Stack<Object> stack) {

        int res = 0;

        if (!stack.empty()) {
            res = (int) stack.pop();
        }

        // Evaluate the expression till we get corresponding ')'
        while (!stack.empty() && !((char) stack.peek() == ')')) {

            char sign = (char) stack.pop();

            if (sign == '+') {
                res += (int) stack.pop();
            } else {
                res -= (int) stack.pop();
            }
        }
        return res;
    }

    public int calculate(String s) {

        int operand = 0;
        int n = 0;
        Stack<Object> stack = new Stack<Object>();

        for (int i = s.length() - 1; i >= 0; i--) {

            char ch = s.charAt(i);

            if (Character.isDigit(ch)) {

                // Forming the operand - in reverse order.
                operand = (int) Math.pow(10, n) * (int) (ch - '0') + operand;
                n += 1;

            } else if (ch != ' ') {
                if (n != 0) {

                    // Save the operand on the stack
                    // As we encounter some non-digit.
                    stack.push(operand);
                    n = 0;
                    operand = 0;

                }
                if (ch == '(') {

                    int res = evaluateExpr(stack);
                    stack.pop();

                    // Append the evaluated result to the stack.
                    // This result could be of a sub-expression within the parenthesis.
                    stack.push(res);

                } else {
                    // For other non-digits just push onto the stack.
                    stack.push(ch);
                }
            }
        }

        //Push the last operand to stack, if any.
        if (n != 0) {
            stack.push(operand);
        }

        // Evaluate any left overs in the stack.
        return evaluateExpr(stack);
    }
}



好了,今天的文章就到这里,如果觉得有所收获,请顺手点个在看或者转发吧,你们的支持是我最大的动力 。

上期推文:

LeetCode1-220题汇总,希望对你有点帮助!

LeetCode刷题实战221:最大正方形

LeetCode刷题实战222:完全二叉树的节点个数

LeetCode刷题实战223:矩形面积


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