java中实现四则运算代码
田琛
本文向大家介绍java中实现四则运算代码，包括了java中实现四则运算代码的使用技巧和注意事项，需要的朋友参考一下
最近上网查了一下,竟然没有找到用Java编写的四则运算的代码,就小写了一下.如有问题请大家反馈.
1.说明
代码只是实现了简单的四则运算,支持+,-,*,/,(,) 只能计算出正确的表达式的值,没有对非法表达式进行校验.
2.实现方法
第一步:将输入的字符串转换为List,主要是用来将String转换为原子:数值/运算符/括号
public List transStr(String str)
{
List strList = new ArrayList();
/* 获取提出数据的符号串 */
String tmp = str.replaceAll("\\d*", "");
/* 记录当前的运算符 */
String curLet = null;
/* 记录tmp字符串中第一个运算符的位置 */
int loc = 0;
/* 符号串长度 */
int len = tmp.length();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
curLet = tmp.substring(i, i + 1);
loc = str.indexOf(curLet);
/* 如果当前处理字符为( 或者 ) */
if (!"".equals(str.substring(0, loc).trim()))
{
strList.add(str.substring(0, loc).trim());
}
strList.add(str.substring(loc, loc + 1));
str = str.substring(loc + 1);
}
if (0 < str.length())
{
strList.add(str.trim());
}
return strList;
}
第二步: 将原来的中缀表达式转换为后缀表达式,在四则运算中,后缀表达式是最方便计算的
public String[] midToEnd(List midList)
{
Stack embl = new Stack();
Stack result = new Stack();
Iterator it = midList.iterator();
String curStr = null;
while (it.hasNext())
{
curStr = (String) it.next();
/* 确认是否式字符串 */
if(sign.containsKey(curStr))
{
/* 如果符号栈为空 或者符号为( */
if (0 == embl.size() || "(".equals(curStr))
{
embl.push(curStr);
}
else
{
/*如果符号为) 符号栈需要出栈,直到匹配一个(为止 */
if(")".equals(curStr))
{
while(!"(".equals((String)embl.peek()))
{
if(0 >= embl.size())
{
return null;
}
result.push(embl.pop());
}
embl.pop();
}
else
{
int p1 = Integer.parseInt((String) sign.get(curStr));
int p2 = Integer.parseInt((String) sign.get(embl.peek()));
/* 如果当前字符的优先级大于栈顶符号的优先级 */
if (p1 > p2)
{
embl.push(curStr);
}
else
{
while (p1 <= p2 || embl.size() > 0)
{
result.push(embl.pop());
if(0 == embl.size())
{
break;
}
p2 = Integer.parseInt((String) sign.get(embl.peek()));
}
embl.push(curStr);
}
}
}
}
else
{
result.push(curStr);
}
}
while (0 < embl.size())
{
result.push(embl.pop());
}
int len = result.size();
String[] ret = new String[len];
for (int i = 0; i < len; i++)
{
ret[len - i - 1] = (String) result.pop();
}
return ret;
}
第三步:将解析后缀表达式,返回计算的最终结果
/**
* 解析后缀表达式,返回对应的运算结果
* @param String[] endStr 转换后的后缀表达式
* @return Object 返回运算结果 如果表达式有误直接打印"Input Error"
*/
public Object calculate(String[] endStr)
{
int len = endStr.length;
Stack calc = new Stack();
double p2;
double p1;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
if (sign.containsKey(endStr[i]))
{
try
{
p2 = Double.parseDouble((String) calc.pop());
p1 = Double.parseDouble((String) calc.pop());
calc.push(String.valueOf(simpleCalc(p1, p2,endStr[i])));
}
catch(NumberFormatException ex)
{
ex.printStackTrace();
return "Input Error";
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
return "Input Error";
}
}
else
{
calc.push(endStr[i]);
}
}
if (1 == calc.size())
{
return calc.pop();
}
else
{
return "Input Error";
}
}
/**
* 实现底层的运算函数
* @param double p1 数字1
* @param double p1 数字2
* @param String oper 运算符 +-/*
*/
public double simpleCalc(double p1, double p2, String oper)
{
switch(oper.charAt(0))
{
case '+':
return p1 + p2;
case '-':
return p1 - p2;
case '*':
return p1 * p2;
case '/':
return p1 / p2;
default:
return p1;
}
}
第四步:运算符的优先级放在了缓存中进行提取
private static HashMap sign = new HashMap();
/* 将运算符的优先级放入到缓存处理 */
public CalculateExp()
{
sign.put(")", "3");
sign.put("*", "2");
sign.put("/", "2");
sign.put("+", "1");
sign.put("-", "1");
sign.put("(", "0");
}
完整代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
/**
* Java实现计算表达式
* 只实现有加减乘除以及括号的运算
* 例如: 3+12+25*(20-20/4)+10
* @author GuoBo 2009-3-16
* @version 1.0
*/
public class CalculateExp
{
private static HashMap sign = new HashMap();
/* 将运算符的优先级放入到缓存处理 */
public CalculateExp()
{
sign.put(")", "3");
sign.put("*", "2");
sign.put("/", "2");
sign.put("+", "1");
sign.put("-", "1");
sign.put("(", "0");
}
/**
* @param String 输入的表达式
* @return List 解析后的字符串元素
* 对输入的字符串进行解析
* 转换为需要处理的数据
* 例如:3+12+25*(20-20/4)+10
* 转换后的结果为:
* List 元素为 ret = {3,+,12,+,25,*,(,20,-,20,-,20,/,4,),+,10}
*/
public List transStr(String str)
{
List strList = new ArrayList();
/* 获取提出数据的符号串 */
String tmp = str.replaceAll("\\d*", "");
/* 记录当前的运算符 */
String curLet = null;
/* 记录tmp字符串中第一个运算符的位置 */
int loc = 0;
/* 符号串长度 */
int len = tmp.length();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
curLet = tmp.substring(i, i + 1);
loc = str.indexOf(curLet);
/* 如果当前处理字符为( 或者 ) */
if (!"".equals(str.substring(0, loc).trim()))
{
strList.add(str.substring(0, loc).trim());
}
strList.add(str.substring(loc, loc + 1));
str = str.substring(loc + 1);
}
if (0 < str.length())
{
strList.add(str.trim());
}
return strList;
}
/**
* 将表达式从中缀表达式转换为后缀表达式(波兰式)
* @Param List 解析后的表达式的列表
* @return String[] 转换后的表达式字符串数组
*/
public String[] midToEnd(List midList)
{
Stack embl = new Stack();
Stack result = new Stack();
Iterator it = midList.iterator();
String curStr = null;
while (it.hasNext())
{
curStr = (String) it.next();
/* 确认是否式字符串 */
if(sign.containsKey(curStr))
{
/* 如果符号栈为空 或者符号为( */
if (0 == embl.size() || "(".equals(curStr))
{
embl.push(curStr);
}
else
{
/*如果符号为) 符号栈需要出栈,直到匹配一个(为止 */
if(")".equals(curStr))
{
while(!"(".equals((String)embl.peek()))
{
if(0 >= embl.size())
{
return null;
}
result.push(embl.pop());
}
embl.pop();
}
else
{
int p1 = Integer.parseInt((String) sign.get(curStr));
int p2 = Integer.parseInt((String) sign.get(embl.peek()));
/* 如果当前字符的优先级大于栈顶符号的优先级 */
if (p1 > p2)
{
embl.push(curStr);
}
else
{
while (p1 <= p2 || embl.size() > 0)
{
result.push(embl.pop());
if(0 == embl.size())
{
break;
}
p2 = Integer.parseInt((String) sign.get(embl.peek()));
}
embl.push(curStr);
}
}
}
}
else
{
result.push(curStr);
}
}
while (0 < embl.size())
{
result.push(embl.pop());
}
int len = result.size();
String[] ret = new String[len];
for (int i = 0; i < len; i++)
{
ret[len - i - 1] = (String) result.pop();
}
return ret;
}
/**
* 解析后缀表达式,返回对应的运算结果
* @param String[] endStr 转换后的后缀表达式
* @return Object 返回运算结果 如果表达式有误直接打印"Input Error"
*/
public Object calculate(String[] endStr)
{
int len = endStr.length;
Stack calc = new Stack();
double p2;
double p1;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
if (sign.containsKey(endStr[i]))
{
try
{
p2 = Double.parseDouble((String) calc.pop());
p1 = Double.parseDouble((String) calc.pop());
calc.push(String.valueOf(simpleCalc(p1, p2,endStr[i])));
}
catch(NumberFormatException ex)
{
ex.printStackTrace();
return "Input Error";
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
return "Input Error";
}
}
else
{
calc.push(endStr[i]);
}
}
if (1 == calc.size())
{
return calc.pop();
}
else
{
return "Input Error";
}
}
/**
* 实现底层的运算函数
* @param double p1 数字1
* @param double p1 数字2
* @param String oper 运算符 +-/*
*/
public double simpleCalc(double p1, double p2, String oper)
{
switch(oper.charAt(0))
{
case '+':
return p1 + p2;
case '-':
return p1 - p2;
case '*':
return p1 * p2;
case '/':
return p1 / p2;
default:
return p1;
}
}
/**
* 主控函数
*/
public static void main(String[] args)
{
CalculateExp ce = new CalculateExp();
String tmp = "3+12+25*(20-20/4+10";
String ret = (String) ce.calculate(ce.midToEnd(ce
.transStr(tmp)));
double value = 0;
try
{
value = Double.parseDouble(ret);
}
catch (NumberFormatException ex)
{
System.out.print(ret);
}
System.out.print(value);
}
}
以下是其他网友的补充
代码的思路是通过正则判断计算每个最小的计算单元。以下是代码：
import java.math.BigDecimal;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
/**
* 计算器工具类
* @author shuqi
* @date 2015-7-23
* @version since 1.0
*/
public class CalculatorUtil {
public static BigDecimal arithmetic(String exp){
if(!exp.matches("\\d+")){
String result = parseExp(exp).replaceAll("[\\[\\]]", "");
return new BigDecimal(result);
}else{
return new BigDecimal(exp);
}
}
/**
* 最小计数单位
*
*/
private static String minExp="^((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\+\\-\\*\\/]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))$";
/**
* 不带括号的运算
*/
private static String noParentheses="^[^\\(\\)]+$";
/**
* 匹配乘法或者除法
*/
private static String priorOperatorExp="(((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\*\\/]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\])))";
/**
* 匹配加法和减法
*/
private static String operatorExp="(((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\+\\-]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\])))";
/**
* 匹配只带一个括号的
*/
private static String minParentheses="\\([^\\(\\)]+\\)";
/**
* 解析计算四则运算表达式，例：2+((3+4)*2-22)/2*3
* @param expression
* @return
*/
private static String parseExp(String expression){
//方法进入 先替换空格，在去除运算两边的()号
expression=expression.replaceAll("\\s+", "").replaceAll("^\\(([^\\(\\)]+)\\)$", "$1");
//最小表达式计算
if(expression.matches(minExp)){
String result=calculate(expression);
return Double.parseDouble(result)>=0?result:"["+result+"]";
}
//计算不带括号的四则运算
if(expression.matches(noParentheses)){
Pattern patt=Pattern.compile(priorOperatorExp);
Matcher mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(priorOperatorExp, parseExp(tempMinExp));
}else{
patt=Pattern.compile(operatorExp);
mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(operatorExp, parseExp(tempMinExp));
}
}
return parseExp(expression);
}
//计算带括号的四则运算
Pattern patt=Pattern.compile(minParentheses);
Matcher mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(minParentheses, parseExp(tempMinExp));
}
return parseExp(expression);
}
/**
* 计算最小单位四则运算表达式（两个数字）
* @param exp
* @return
*/
private static String calculate(String exp){
exp=exp.replaceAll("[\\[\\]]", "");
String number[]=exp.replaceFirst("(\\d)[\\+\\-\\*\\/]", "$1,").split(",");
BigDecimal number1=new BigDecimal(number[0]);
BigDecimal number2=new BigDecimal(number[1]);
BigDecimal result=null;
String operator=exp.replaceFirst("^.*\\d([\\+\\-\\*\\/]).+$", "$1");
if("+".equals(operator)){
result=number1.add(number2);
}else if("-".equals(operator)){
result=number1.subtract(number2);
}else if("*".equals(operator)){
result=number1.multiply(number2);
}else if("/".equals(operator)){
//第二个参数为精度，第三个为四色五入的模式
result=number1.divide(number2,5,BigDecimal.ROUND_CEILING);
}
return result!=null?result.toString():null;
}
}
代码原本是一个博客，原来代码没有注释而且存在BUG，我稍微修稿了一哈添加了注释。在这里做个笔记，方便以后用
另为表示对原作者的敬意，附上原始代码
/**
* 四则运算表达式计算
* @author penli
*
*/
public class Arithmetic {
public static void main(String args[]){
System.out.println(arithmetic("2.2+((3+4)*2-22)/2*3.2"));
}
public static double arithmetic(String exp){
String result = parseExp(exp).replaceAll("[\\[\\]]", "");
return Double.parseDouble(result);
}
/**
* 解析计算四则运算表达式，例：2+((3+4)*2-22)/2*3
* @param expression
* @return
*/
public static String parseExp(String expression){
//String numberReg="^((?!0)\\d+(\\.\\d+(?<!0))?)|(0\\.\\d+(?<!0))$";
expression=expression.replaceAll("\\s+", "").replaceAll("^\\((.+)\\)$", "$1");
String checkExp="\\d";
String minExp="^((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\+\\-\\*\\/]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))$";
//最小表达式计算
if(expression.matches(minExp)){
String result=calculate(expression);
return Double.parseDouble(result)>=0?result:"["+result+"]";
}
//计算不带括号的四则运算
String noParentheses="^[^\\(\\)]+$";
String priorOperatorExp="(((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\*\\/]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\])))";
String operatorExp="(((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\]))[\\+\\-]((\\d+(\\.\\d+)?)|(\\[\\-\\d+(\\.\\d+)?\\])))";
if(expression.matches(noParentheses)){
Pattern patt=Pattern.compile(priorOperatorExp);
Matcher mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(priorOperatorExp, parseExp(tempMinExp));
}else{
patt=Pattern.compile(operatorExp);
mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(operatorExp, parseExp(tempMinExp));
}
}
return parseExp(expression);
}
//计算带括号的四则运算
String minParentheses="\\([^\\(\\)]+\\)";
Pattern patt=Pattern.compile(minParentheses);
Matcher mat=patt.matcher(expression);
if(mat.find()){
String tempMinExp=mat.group();
expression=expression.replaceFirst(minParentheses, parseExp(tempMinExp));
}
return parseExp(expression);
}
/**
* 计算最小单位四则运算表达式（两个数字）
* @param exp
* @return
*/
public static String calculate(String exp){
exp=exp.replaceAll("[\\[\\]]", "");
String number[]=exp.replaceFirst("(\\d)[\\+\\-\\*\\/]", "$1,").split(",");
BigDecimal number1=new BigDecimal(number[0]);
BigDecimal number2=new BigDecimal(number[1]);
BigDecimal result=null;
String operator=exp.replaceFirst("^.*\\d([\\+\\-\\*\\/]).+$", "$1");
if("+".equals(operator)){
result=number1.add(number2);
}else if("-".equals(operator)){
result=number1.subtract(number2);
}else if("*".equals(operator)){
result=number1.multiply(number2);
}else if("/".equals(operator)){
result=number1.divide(number2);
}
return result!=null?result.toString():null;
}
}
最后给大家分享一个网友的实现方法，个人感觉也很不错
import java.util.Stack;
/**
* 利用栈，进行四则运算的类
* 用两个栈来实现算符优先，一个栈用来保存需要计算的数据numStack,一个用来保存计算优先符priStack
*
* 基本算法实现思路为：用当前取得的运算符与priStack栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；
* 若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算；
* 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。各个优先级'(' > '*' = '/' > '+' = '-' > ')'
*
*/
public class Operate {
private Stack<Character> priStack = new Stack<Character>();// 操作符栈
private Stack<Integer> numStack = new Stack<Integer>();;// 操作数栈
/**
* 传入需要解析的字符串，返回计算结果(此处因为时间问题，省略合法性验证)
* @param str 需要进行技术的表达式
* @return 计算结果
*/
public int caculate(String str) {
// 1.判断string当中有没有非法字符
String temp;// 用来临时存放读取的字符
// 2.循环开始解析字符串，当字符串解析完，且符号栈为空时，则计算完成
StringBuffer tempNum = new StringBuffer();// 用来临时存放数字字符串(当为多位数时)
StringBuffer string = new StringBuffer().append(str);// 用来保存，提高效率
while (string.length() != 0) {
temp = string.substring(0, 1);
string.delete(0, 1);
// 判断temp，当temp为操作符时
if (!isNum(temp)) {
// 1.此时的tempNum内即为需要操作的数，取出数，压栈，并且清空tempNum
if (!"".equals(tempNum.toString())) {
// 当表达式的第一个符号为括号
int num = Integer.parseInt(tempNum.toString());
numStack.push(num);
tempNum.delete(0, tempNum.length());
}
// 用当前取得的运算符与栈顶运算符比较优先级：若高于，则因为会先运算，放入栈顶；若等于，因为出现在后面，所以会后计算，所以栈顶元素出栈，取出操作数运算；
// 若小于，则同理，取出栈顶元素运算，将结果入操作数栈。
// 判断当前运算符与栈顶元素优先级，取出元素，进行计算(因为优先级可能小于栈顶元素，还小于第二个元素等等，需要用循环判断)
while (!compare(temp.charAt(0)) && (!priStack.empty())) {
int a = (int) numStack.pop();// 第二个运算数
int b = (int) numStack.pop();// 第一个运算数
char ope = priStack.pop();
int result = 0;// 运算结果
switch (ope) {
// 如果是加号或者减号，则
case '+':
result = b + a;
// 将操作结果放入操作数栈
numStack.push(result);
break;
case '-':
result = b - a;
// 将操作结果放入操作数栈
numStack.push(result);
break;
case '*':
result = b * a;
// 将操作结果放入操作数栈
numStack.push(result);
break;
case '/':
result = b / a;// 将操作结果放入操作数栈
numStack.push(result);
break;
}
}
// 判断当前运算符与栈顶元素优先级， 如果高，或者低于平，计算完后，将当前操作符号，放入操作符栈
if (temp.charAt(0) != '#') {
priStack.push(new Character(temp.charAt(0)));
if (temp.charAt(0) == ')') {// 当栈顶为'('，而当前元素为')'时，则是括号内以算完，去掉括号
priStack.pop();
priStack.pop();
}
}
} else
// 当为非操作符时（数字）
tempNum = tempNum.append(temp);// 将读到的这一位数接到以读出的数后(当不是个位数的时候)
}
return numStack.pop();
}
/**
* 判断传入的字符是不是0-9的数字
*
* @param str
* 传入的字符串
* @return
*/
private boolean isNum(String temp) {
return temp.matches("[0-9]");
}
/**
* 比较当前操作符与栈顶元素操作符优先级，如果比栈顶元素优先级高，则返回true，否则返回false
*
* @param str 需要进行比较的字符
* @return 比较结果 true代表比栈顶元素优先级高，false代表比栈顶元素优先级低
*/
private boolean compare(char str) {
if (priStack.empty()) {
// 当为空时，显然 当前优先级最低，返回高
return true;
}
char last = (char) priStack.lastElement();
// 如果栈顶为'('显然，优先级最低，')'不可能为栈顶。
if (last == '(') {
return true;
}
switch (str) {
case '#':
return false;// 结束符
case '(':
// '('优先级最高,显然返回true
return true;
case ')':
// ')'优先级最低，
return false;
case '*': {
// '*/'优先级只比'+-'高
if (last == '+' || last == '-')
return true;
else
return false;
}
case '/': {
if (last == '+' || last == '-')
return true;
else
return false;
}
// '+-'为最低，一直返回false
case '+':
return false;
case '-':
return false;
}
return true;
}
public static void main(String args[]) {
Operate operate = new Operate();
int t = operate.caculate("(3+4*(4*10-10/2)#");
System.out.println(t);
}
}
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