基本计算器 II

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。

整数除法仅保留整数部分。

示例 1：

1 2	输入：s = "3+2*2" 输出：7

示例 2：

1 2	输入：s = " 3/2 " 输出：1

示例 3：

1 2	输入：s = " 3+5 / 2 " 输出：5

提示：

$1 \le s.length \le 3 * 10^5$
s 由整数和算符 (‘+’, ‘-‘, ‘*’, ‘/‘) 组成，中间由一些空格隔开
s 表示一个 有效表达式
表达式中的所有整数都是非负整数，且在范围 $[0, 2^{31} - 1]$ 内
题目数据保证答案是一个 32-bit 整数

题解

思路

由于乘除优先于加减计算，因此不妨考虑先进行所有乘除运算，并将这些乘除运算后的整数值放回原表达式的相应位置，则随后整个表达式的值，就等于一系列整数加减后的值。

基于此，我们可以用一个栈，保存这些（进行乘除运算后的）整数的值。对于加减号后的数字，将其直接压入栈中；对于乘除号后的数字，可以直接与栈顶元素计算，并替换栈顶元素为计算后的结果。

具体来说，遍历字符串 $s$，并用变量 $\textit{preSign}$ 记录每个数字之前的运算符，对于第一个数字，其之前的运算符视为加号。每次遍历到数字末尾时，根据 $\textit{preSign}$ 来决定计算方式：

加号：将数字压栈
减号：将数字的相反数压栈
乘除号：计算数字与栈顶元素的结果，并替换栈顶元素

代码实现中，若读到一个运算符，或者遍历到字符串末尾，即认为是遍历到了数字末尾。处理完该数字后，更新 $\textit{preSign}$ 为当前遍历的字符。

遍历完字符串 s 后，将栈中元素累加，即为该字符串表达式的值。

代码：

class Solution {
    public int calculate(String s) {
        Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
        char preSign = '+';
        int num = 0;
        int n = s.length();
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            if (Character.isDigit(s.charAt(i))) {
                num = num * 10 + s.charAt(i) - '0';
            }
            if (!Character.isDigit(s.charAt(i)) && s.charAt(i) != ' ' || i == n - 1){
                switch (preSign) {
                    case '+':
                        stack.push(num);
                        break;
                    case '-':
                        stack.push(-num);
                        break;
                    case '*':
                        stack.push(stack.pop() * num);
                        break;
                    default:
                        stack.push(stack.pop() / num);
                }
                preSign = s.charAt(i);
                num = 0;
            }
        }
        int ans = 0;
        while (!stack.isEmpty()) {
            ans += stack.pop();
        }
        return ans;
    }
}

另外，如果字符串中包含括号和求余符号，可参考我的另一篇文章：逆波兰表达式，里面有非常清晰的解题思路，也可以适用于本题。

参考

作者：LeetCode-Solution
链接：https://leetcode-cn.com/problems/basic-calculator-ii/solution/ji-ben-ji-suan-qi-ii-by-leetcode-solutio-cm28/