【LeetCode: 224. 基本计算器 + 模拟 + 栈】

news2024/12/25 0:47:43

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🍔 目录

- 🚩 题目链接
- ⛲ 题目描述
- 🌟 求解思路&实现代码&运行结果
- - ⚡ 模拟 + 栈
  - - 🥦 求解思路
    - 🥦 实现代码
    - 🥦 运行结果
- 💬 共勉

🚩 题目链接

224. 基本计算器

⛲ 题目描述

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。

注意:不允许使用任何将字符串作为数学表达式计算的内置函数，比如 eval() 。

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

提示：

1 <= s.length <= 3 * 105
s 由数字、‘+’、‘-’、‘(’、‘)’、和 ’ ’ 组成
s 表示一个有效的表达式
‘+’ 不能用作一元运算(例如， “+1” 和 “+(2 + 3)” 无效)
‘-’ 可以用作一元运算(即 “-1” 和 “-(2 + 3)” 是有效的)
输入中不存在两个连续的操作符
每个数字和运行的计算将适合于一个有符号的 32位整数

🌟 求解思路&实现代码&运行结果

⚡ 模拟 + 栈

🥦 求解思路

参考双栈解法题解
通过俩个栈来实现基本计算器的功能，一个栈用来存储数字，另外一个栈用来存储操作数，主要包括(、)、+、-。
主要思路：从前向后遍历，对遍历到的字符做分情况讨论
如果遇到空格直接跳过；如果是左括号加入操作数栈中，等到与右括号匹配；如果遇到右括号，使用现有的数字栈和操作数栈进行计算，直到遇到左边最近的一个左括号为止，计算结果放到数字栈中；如果遇到数字，从当前位置开始继续往后取，将整一个连续数字整体取出，加入到数字栈中；如果遇到加号或者减号，将操作放入操作栈中，在放入之前把栈内的都先计算，计算结果放到数字栈中，操作最后加入操作栈中。
有了基本的思路，接下来我们就来通过代码来实现一下。

🥦 实现代码

class Solution {
    public int calculate(String s) {
        Deque<Integer> nums = new ArrayDeque<>();
        Deque<Character> ops = new ArrayDeque<>();
        nums.addLast(0);
        s = s.replaceAll(" ", "");
        int n = s.length();
        char[] cs = s.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == '(') {
                ops.addLast(c);
            } else if (c == ')') {
                while (!ops.isEmpty()) {
                    char op = ops.peekLast();
                    if (op != '(') {
                        calc(nums, ops);
                    } else {
                        ops.pollLast();
                        break;
                    }
                }
            } else {
                if (Character.isDigit(c)) {
                    int num = 0;
                    int j = i;
                    while (j < n && Character.isDigit(cs[j]))
                        num = num * 10 + (int) (cs[j++] - '0');
                    nums.addLast(num);
                    i = j - 1;
                } else {
                    if (i > 0 && (cs[i - 1] == '(' || cs[i - 1] == '+' || cs[i - 1] == '-')) {
                        nums.addLast(0);
                    }
                    while (!ops.isEmpty() && ops.peekLast() != '(')
                        calc(nums, ops);
                    ops.addLast(c);
                }
            }
        }
        while (!ops.isEmpty())
            calc(nums, ops);
        return nums.peekLast();
    }

    public void calc(Deque<Integer> nums, Deque<Character> ops) {
        if (nums.isEmpty() || nums.size() < 2)
            return;
        if (ops.isEmpty())
            return;
        int b = nums.pollLast(), a = nums.pollLast();
        char op = ops.pollLast();
        nums.addLast(op == '+' ? a + b : a - b);
    }

}