力扣 227. 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：
输入：s = "3+2*2"
输出：7示例 2：
输入：s = " 3/2 "
输出：1示例 3：
输入：s = " 3+5 / 2 "
输出：5提示：
- 1 <= s.length <= 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
解决方案
方法一：栈
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 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 preSign 来决定计算方式：
- 加号：将数字压入栈；
- 减号：将数字的相反数压入栈；
- 乘除号：计算数字与栈顶元素，并将栈顶元素替换为计算结果。
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 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
C++
class Solution {
public:
int calculate(string s) {
vector<int> stk;
char preSign = '+';
int num = 0;
int n = s.length();
for (int i = 0; i < n; ++i) {
if (isdigit(s[i])) {
num = num * 10 + int(s[i] - '0');
}
if (!isdigit(s[i]) && s[i] != ' ' || i == n - 1) {
switch (preSign) {
case '+':
stk.push_back(num);
break;
case '-':
stk.push_back(-num);
break;
case '*':
stk.back() *= num;
break;
default:
stk.back() /= num;
}
preSign = s[i];
num = 0;
}
}
return accumulate(stk.begin(), stk.end(), 0);
}
};Java
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;
}
}Golang
func calculate(s string) (ans int) {
stack := []int{}
preSign := '+'
num := 0
for i, ch := range s {
isDigit := '0' <= ch && ch <= '9'
if isDigit {
num = num*10 + int(ch-'0')
}
if !isDigit && ch != ' ' || i == len(s)-1 {
switch preSign {
case '+':
stack = append(stack, num)
case '-':
stack = append(stack, -num)
case '*':
stack[len(stack)-1] *= num
default:
stack[len(stack)-1] /= num
}
preSign = ch
num = 0
}
}
for _, v := range stack {
ans += v
}
return
}JavaScript
var calculate = function(s) {
s = s.trim();
const stack = new Array();
let preSign = '+';
let num = 0;
const n = s.length;
for (let i = 0; i < n; ++i) {
if (!isNaN(Number(s[i])) && s[i] !== ' ') {
num = num * 10 + s[i].charCodeAt() - '0'.charCodeAt();
}
if (isNaN(Number(s[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 | 0);
}
preSign = s[i];
num = 0;
}
}
let ans = 0;
while (stack.length) {
ans += stack.pop();
}
return ans;
};C
int calculate(char* s) {
int n = strlen(s);
int stk[n], top = 0;
char preSign = '+';
int num = 0;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
if (isdigit(s[i])) {
num = num * 10 + (int)(s[i] - '0');
}
if (!isdigit(s[i]) && s[i] != ' ' || i == n - 1) {
switch (preSign) {
case '+':
stk[top++] = num;
break;
case '-':
stk[top++] = -num;
break;
case '*':
stk[top - 1] *= num;
break;
default:
stk[top - 1] /= num;
}
preSign = s[i];
num = 0;
}
}
int ret = 0;
for (int i = 0; i < top; i++) {
ret += stk[i];
}
return ret;
}Python3
class Solution:
def calculate(self, s: str) -> int:
n = len(s)
stack = []
preSign = '+'
num = 0
for i in range(n):
if s[i] != ' ' and s[i].isdigit():
num = num * 10 + ord(s[i]) - ord('0')
if i == n - 1 or s[i] in '+-*/':
if preSign == '+':
stack.append(num)
elif preSign == '-':
stack.append(-num)
elif preSign == '*':
stack.append(stack.pop() * num)
else:
stack.append(int(stack.pop() / num))
preSign = s[i]
num = 0
return sum(stack)复杂度分析
- 时间复杂度：O(n)，其中 n 为字符串 s 的长度。需要遍历字符串 s 一次，计算表达式的值。
- 空间复杂度：O(n)，其中 n 为字符串 s 的长度。空间复杂度主要取决于栈的空间，栈的元素个数不超过 n。
本文作者：力扣
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