Java計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式代碼詳解
更新時(shí)間：2017年12月07日 08:43:02 作者：woider
這篇文章主要介紹了Java計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式代碼詳解，具有一定借鑒價(jià)值，需要的朋友可以了解下。
Java字符串轉(zhuǎn)換成算術(shù)表達(dá)式計(jì)算并輸出結(jié)果，通過這個(gè)工具可以直接對字符串形式的算術(shù)表達(dá)式進(jìn)行運(yùn)算，并且使用非常簡單。
這個(gè)工具中包含兩個(gè)類 Calculator 和 ArithHelper
Calculator 代碼如下：
import java.util.Collections;
import java.util.Stack;
/**
* 算數(shù)表達(dá)式求值
* 直接調(diào)用Calculator的類方法conversion()
* 傳入算數(shù)表達(dá)式，將返回一個(gè)浮點(diǎn)值結(jié)果
* 如果計(jì)算過程錯(cuò)誤，將返回一個(gè)NaN
*/
public class Calculator {
private Stack<String> postfixStack = new Stack<String>();
// 后綴式棧
private Stack<Character> opStack = new Stack<Character>();
// 運(yùn)算符棧
private int[] operatPriority = new int[] { 0, 3, 2, 1, -1, 1, 0, 2 };
// 運(yùn)用運(yùn)算符ASCII碼-40做索引的運(yùn)算符優(yōu)先級
public static double conversion(String expression) {
double result = 0;
Calculator cal = new Calculator();
try {
expression = transform(expression);
result = cal.calculate(expression);
}
catch (Exception e) {
// e.printStackTrace();
// 運(yùn)算錯(cuò)誤返回NaN
return 0.0 / 0.0;
}
// return new String().valueOf(result);
return result;
}
/**
* 將表達(dá)式中負(fù)數(shù)的符號更改
*
* @param expression
* 例如-2+-1*(-3E-2)-(-1) 被轉(zhuǎn)為 ~2+~1*(~3E~2)-(~1)
* @return
*/
private static String transform(String expression) {
char[] arr = expression.toCharArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
if (arr[i] == '-') {
if (i == 0) {
arr[i] = '~';
} else {
char c = arr[i - 1];
if (c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/' || c == '(' || c == 'E' || c == 'e') {
arr[i] = '~';
}
}
}
}
if(arr[0]=='~'||arr[1]=='('){
arr[0]='-';
return "0"+new String(arr);
} else{
return new String(arr);
}
}
/**
* 按照給定的表達(dá)式計(jì)算
*
* @param expression
* 要計(jì)算的表達(dá)式例如:5+12*(3+5)/7
* @return
*/
public double calculate(String expression) {
Stack<String> resultStack = new Stack<String>();
prepare(expression);
Collections.reverse(postfixStack);
// 將后綴式棧反轉(zhuǎn)
String firstValue, secondValue, currentValue;
// 參與計(jì)算的第一個(gè)值，第二個(gè)值和算術(shù)運(yùn)算符
while (!postfixStack.isEmpty()) {
currentValue = postfixStack.pop();
if (!isOperator(currentValue.charAt(0))) {
// 如果不是運(yùn)算符則存入操作數(shù)棧中
currentValue = currentValue.replace("~", "-");
resultStack.push(currentValue);
} else {
// 如果是運(yùn)算符則從操作數(shù)棧中取兩個(gè)值和該數(shù)值一起參與運(yùn)算
secondValue = resultStack.pop();
firstValue = resultStack.pop();
// 將負(fù)數(shù)標(biāo)記符改為負(fù)號
firstValue = firstValue.replace("~", "-");
secondValue = secondValue.replace("~", "-");
String tempResult = calculate(firstValue, secondValue, currentValue.charAt(0));
resultStack.push(tempResult);
}
}
return double.valueOf(resultStack.pop());
}
/**
* 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成為后綴式棧
*
* @param expression
*/
private void prepare(String expression) {
opStack.push(',');
// 運(yùn)算符放入棧底元素逗號，此符號優(yōu)先級最低
char[] arr = expression.toCharArray();
int currentIndex = 0;
// 當(dāng)前字符的位置
int count = 0;
// 上次算術(shù)運(yùn)算符到本次算術(shù)運(yùn)算符的字符的長度便于或者之間的數(shù)值
char currentOp, peekOp;
// 當(dāng)前操作符和棧頂操作符
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
currentOp = arr[i];
if (isOperator(currentOp)) {
// 如果當(dāng)前字符是運(yùn)算符
if (count > 0) {
postfixStack.push(new String(arr, currentIndex, count));
// 取兩個(gè)運(yùn)算符之間的數(shù)字
}
peekOp = opStack.peek();
if (currentOp == ')') {
// 遇到反括號則將運(yùn)算符棧中的元素移除到后綴式棧中直到遇到左括號
while (opStack.peek() != '(') {
postfixStack.push(String.valueOf(opStack.pop()));
}
opStack.pop();
} else {
while (currentOp != '(' && peekOp != ',' && compare(currentOp, peekOp)) {
postfixStack.push(String.valueOf(opStack.pop()));
peekOp = opStack.peek();
}
opStack.push(currentOp);
}
count = 0;
currentIndex = i + 1;
} else {
count++;
}
}
if (count > 1 || (count == 1 && !isOperator(arr[currentIndex]))) {
// 最后一個(gè)字符不是括號或者其他運(yùn)算符的則加入后綴式棧中
postfixStack.push(new String(arr, currentIndex, count));
}
while (opStack.peek() != ',') {
postfixStack.push(String.valueOf(opStack.pop()));
// 將操作符棧中的剩余的元素添加到后綴式棧中
}
}
/**
* 判斷是否為算術(shù)符號
*
* @param c
* @return
*/
private Boolean isOperator(char c) {
return c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/' || c == '(' || c == ')';
}
/**
* 利用ASCII碼-40做下標(biāo)去算術(shù)符號優(yōu)先級
*
* @param cur
* @param peek
* @return
*/
public Boolean compare(char cur, char peek) {
// 如果是peek優(yōu)先級高于cur，返回true，默認(rèn)都是peek優(yōu)先級要低
Boolean result = false;
if (operatPriority[(peek) - 40] >= operatPriority[(cur) - 40]) {
result = true;
}
return result;
}
/**
* 按照給定的算術(shù)運(yùn)算符做計(jì)算
*
* @param firstValue
* @param secondValue
* @param currentOp
* @return
*/
private String calculate(String firstValue, String secondValue, char currentOp) {
String result = "";
switch (currentOp) {
case '+':
result = String.valueOf(ArithHelper.add(firstValue, secondValue));
break;
case '-':
result = String.valueOf(ArithHelper.sub(firstValue, secondValue));
break;
case '*':
result = String.valueOf(ArithHelper.mul(firstValue, secondValue));
break;
case '/':
result = String.valueOf(ArithHelper.div(firstValue, secondValue));
break;
}
return result;
}
}
ArithHelper 代碼如下：
public class ArithHelper {
// 默認(rèn)除法運(yùn)算精度
private static final int DEF_DIV_SCALE = 16;
// 這個(gè)類不能實(shí)例化
private ArithHelper() {
}
/**
* 提供精確的加法運(yùn)算。
*
* @param v1 被加數(shù)
* @param v2 加數(shù)
* @return 兩個(gè)參數(shù)的和
*/
public static double add(double v1, double v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v1));
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v2));
return b1.add(b2).doubleValue();
}
public static double add(String v1, String v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(v1);
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(v2);
return b1.add(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的減法運(yùn)算。
*
* @param v1 被減數(shù)
* @param v2 減數(shù)
* @return 兩個(gè)參數(shù)的差
*/
public static double sub(double v1, double v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v1));
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v2));
return b1.subtract(b2).doubleValue();
}
public static double sub(String v1, String v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(v1);
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(v2);
return b1.subtract(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的乘法運(yùn)算。
*
* @param v1
* 被乘數(shù)
* @param v2
* 乘數(shù)
* @return 兩個(gè)參數(shù)的積
*/
public static double mul(double v1, double v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v1));
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v2));
return b1.multiply(b2).doubleValue();
}
public static double mul(String v1, String v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(v1);
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(v2);
return b1.multiply(b2).doubleValue();
}
/**
* 提供（相對）精確的除法運(yùn)算，當(dāng)發(fā)生除不盡的情況時(shí)，精確到 小數(shù)點(diǎn)以后10位，以后的數(shù)字四舍五入。
*
* @param v1
* 被除數(shù)
* @param v2
* 除數(shù)
* @return 兩個(gè)參數(shù)的商
*/
public static double div(double v1, double v2) {
return div(v1, v2, DEF_DIV_SCALE);
}
public static double div(String v1, String v2) {
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(v1);
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(v2);
return b1.divide(b2, DEF_DIV_SCALE, java.math.BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
/**
* 提供（相對）精確的除法運(yùn)算。當(dāng)發(fā)生除不盡的情況時(shí)，由scale參數(shù)指 定精度，以后的數(shù)字四舍五入。
*
* @param v1 被除數(shù)
* @param v2 除數(shù)
* @param scale 表示表示需要精確到小數(shù)點(diǎn)以后幾位。
* @return 兩個(gè)參數(shù)的商
*/
public static double div(double v1, double v2, int scale) {
if (scale < 0) {
throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
}
java.math.BigDecimal b1 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v1));
java.math.BigDecimal b2 = new java.math.BigDecimal(double.toString(v2));
return b1.divide(b2, scale, java.math.BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
/**
* 提供精確的小數(shù)位四舍五入處理。
*
* @param v 需要四舍五入的數(shù)字
* @param scale 小數(shù)點(diǎn)后保留幾位
* @return 四舍五入后的結(jié)果
*/
public static double round(double v, int scale) {
if (scale < 0) {
throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
}
java.math.BigDecimal b = new java.math.BigDecimal(double.toString(v));
java.math.BigDecimal one = new java.math.BigDecimal("1");
return b.divide(one, scale, java.math.BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
public static double round(String v, int scale) {
if (scale < 0) {
throw new IllegalArgumentException("The scale must be a positive integer or zero");
}
java.math.BigDecimal b = new java.math.BigDecimal(v);
java.math.BigDecimal one = new java.math.BigDecimal("1");
return b.divide(one, scale, java.math.BigDecimal.ROUND_HALF_UP).doubleValue();
}
}
使用時(shí)調(diào)用 Calculator 類的 conversion()方法，并傳入算術(shù)表達(dá)式參數(shù)，即可返回一個(gè) Double 類型的值。
使用示例：
public class MathTest {
public static void main(String[] args) {
String expression = "(0*1--3)-5/-4-(3*(-2.13))";
double result = Calculator.conversion(expression);
System.out.println(expression + " = " + result);
System.out.println();
}
}
控制臺輸出：
(0*1--3)-5/-4-(3*(-2.13)) = 10.64
測試截圖：
總結(jié)
以上就是本文關(guān)于Java計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式代碼詳解的全部內(nèi)容，希望對大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站其他相關(guān)專題，如有不足之處，歡迎留言指出。感謝朋友們對本站的支持！
您可能感興趣的文章:
- Java簡易計(jì)算器程序設(shè)計(jì)
- java模仿windows計(jì)算器示例
- 使用jsp調(diào)用javabean實(shí)現(xiàn)超簡單網(wǎng)頁計(jì)算器示例
- java實(shí)現(xiàn)簡單的計(jì)算器類實(shí)例
- java圖形界面AWT編寫計(jì)算器
- Java swing實(shí)現(xiàn)的計(jì)算器功能完整實(shí)例
- Java編寫計(jì)算器的常見方法實(shí)例總結(jié)
- Java對象簡單實(shí)用案例之計(jì)算器實(shí)現(xiàn)代碼
- java實(shí)現(xiàn)的計(jì)算器功能示例【基于swing組件】
- Java實(shí)現(xiàn)簡單的表達(dá)式計(jì)算器功能示例
相關(guān)文章
本文主要為大家詳細(xì)介紹下mybatis的延遲加載，從原理上介紹下怎么使用、有什么好處能規(guī)避什么問題。感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起學(xué)習(xí)一下2022-07-07
LongAdder類是JDK1.8新增的一個(gè)原子性操作類。AtomicLong通過CAS算法提供了非阻塞的原子性操作，相比受用阻塞算法的同步器來說性能已經(jīng)很好了，但是JDK開發(fā)組并不滿足于此，因?yàn)榉浅８悴l(fā)的請求下AtomicLong的性能是不能讓人接受的2021-06-06
字符串廣泛應(yīng)用 在 Java 編程中，在 Java 中字符串屬于對象，Java 提供了 String 類來創(chuàng)建和操作字符串，本文將為你帶來詳細(xì)介紹，感興趣的朋友繼續(xù)往下看吧2021-10-10
SpringBoot/Spring?AOP默認(rèn)動(dòng)態(tài)代理方式實(shí)例詳解
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于SpringBoot/Spring?AOP默認(rèn)動(dòng)態(tài)代理方式的相關(guān)資料,Spring AOP是一款基于Java的AOP框架,其中默認(rèn)采用動(dòng)態(tài)代理方式實(shí)現(xiàn)AOP功能,本文將詳細(xì)介紹動(dòng)態(tài)代理的實(shí)現(xiàn)原理和使用方法,需要的朋友可以參考下2023-03-03
Spring Boot是由Pivotal團(tuán)隊(duì)提供的全新框架，其設(shè)計(jì)目的是用來簡化新Spring應(yīng)用的初始搭建以及開發(fā)過程。這篇文章主要介紹了springboot 中文件上傳下載實(shí)例代碼,需要的朋友可以參考下2017-11-11
這篇文章主要介紹了@TableName注解和@Table的區(qū)別及說明，具有很好的參考價(jià)值，希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2022-01-01
Spring Junit測試找不到SpringJUnit4ClassRunner.class的解決
這篇文章主要介紹了Spring Junit測試找不到SpringJUnit4ClassRunner.class的解決方案，具有很好的參考價(jià)值，希望對大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2023-04-04
微信公眾號開發(fā)之設(shè)置自定義菜單實(shí)例代碼【java版】
這篇文章主要介紹了微信公眾號開發(fā)之設(shè)置自定義菜單實(shí)例代碼,本實(shí)例是為了實(shí)現(xiàn)在管理后臺實(shí)現(xiàn)微信菜單的添加刪除管理。需要的朋友可以參考下2018-06-06
今天小編就為大家分享一篇關(guān)于Java排序算法之堆排思想及代碼實(shí)現(xiàn)，小編覺得內(nèi)容挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價(jià)值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2019-01-01
類加載器負(fù)責(zé)讀取Java字節(jié)代碼，并轉(zhuǎn)換成java.lang.Class類的一個(gè)實(shí)例的代碼模塊。本文主要和大家聊聊JVM類加載器ClassLoader的使用，需要的可以了解一下2022-12-12