造就高效计算器：栈实现基本计算 II

前端

2023-11-01 17:15:29

利用栈这个巧妙的数据结构，我们将踏上征服基本计算器 II 的旅程。有了它，复杂的数学运算将变得轻而易举，让我们深入了解其运作机制，探索如何使用栈来解决计算难题。

栈：有序数据访问的基石

栈是一种先进后出的数据结构，它遵循一个简单的规则：后进先出。就像一堆盘子，每次添加或移除盘子时，总是从栈顶操作。这种特性使得栈非常适合处理需要按顺序访问元素的情况。

使用栈构建计算器

在我们的计算器中，栈将扮演至关重要的角色。我们将把每个运算符和操作数压入栈中，然后根据运算符的优先级逐个处理它们。

输入处理： 将表达式解析为运算符和操作数，并将其压入栈中。
运算符处理： 当遇到运算符时，弹出栈顶的两个操作数，执行相应的运算，并将结果压入栈中。
优先级处理： 根据运算符的优先级确定运算顺序。例如，乘法和除法优先于加法和减法。
计算结果： 处理完所有运算符后，栈顶剩下的就是计算结果。

代码实现：揭示栈的魔力

import operator

class Stack:
    def __init__(self):
        self.items = []

    def push(self, item):
        self.items.append(item)

    def pop(self):
        return self.items.pop()

    def peek(self):
        return self.items[-1]

    def is_empty(self):
        return not self.items

def evaluate(expression):
    stack = Stack()
    operators = {"+": operator.add, "-": operator.sub, "*": operator.mul, "/": operator.truediv}

    for token in expression.split():
        if token in operators:
            operand2 = stack.pop()
            operand1 = stack.pop()
            operation = operators[token]
            result = operation(operand1, operand2)
            stack.push(result)
        else:
            stack.push(float(token))

    return stack.pop()

if __name__ == "__main__":
    expression = "10 + 20 * 30 - 40 / 5"
    result = evaluate(expression)
    print("计算结果：", result)