此文章介绍关于顺序栈，链式栈的实例操作，括号匹配，表达式求值（后缀表达式）
1.声明一个栈接口SStack
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8package ch05; public interface SStack <T>{ boolean isEmpty(); // 判断栈是否为空 void push(T x); // 元素x入栈 T pop(); // 出栈，返回栈顶元素 T peek(); // 返回栈顶元素，但不出栈 }
2. 定义顺序栈类SeqStack<T>，包括数据元素的对象数组和栈顶元素下标两个私有成员变量，构造方法可实例化容量为size大小的空顺序栈，调用类中成员方法实现顺序栈的入栈、出栈、获取栈顶元素等操作，重写toString()方法获取顺序栈的字符串描述。
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66package ch05; public class SeqStack <T> implements SStack<T>{ Object[] element; int top; // 构造方法，创建一个空栈，存储容量大小size public SeqStack(int size){ element=new Object[size]; top=-1; } // 判断栈是否为空 @Override public boolean isEmpty() { return top==-1; } // 元素x入栈 @Override public void push(T x) { if (x==null){ return; } // 若栈满，则扩充栈容量 if (this.top==element.length-1){ Object[] temp=this.element; element=new Object[temp.length*2]; for (int i=0;i<temp.length;i++){ element[i]=temp[i]; } } //入栈 this.element[++top]=x; } // 出栈，返回栈顶元素 @Override public T pop() { if (top!=-1){ return (T) this.element[this.top--]; } return null; } // 返回栈顶元素，但不出栈 @Override public T peek() { if (top!=-1){ return (T) this.element[this.top]; } return null; } // 返回顺序栈中所有元素的描述字符串，形式为"（,）"，覆盖Object类的toString()方法 public String toString(){// 自栈顶输出到栈底 String str=""; if (top>=0){ str="("; for (int i=top;i>=0;i--){ str+=element[i]+","; } str=str.substring(0,str.length()-1); str+=")"; }else {//空栈 str="()"; } return str; } }
3.定义结点类Node<T>，包括数据域和地址域两个成员变量，构造方法实例化结点，重写toString()方法获取结点的字符串描述。
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14package ch05; public class Node <T>{ public T data; public Node<T> next; public Node(T data, Node<T> next) { this.data = data; this.next = next; } public Node(){ this(null,null); } }
4. 定义链式栈类LinkedStack<T>：
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61package ch05; public class LinkedStack<T> implements SStack<T>{ private Node<T> top; public LinkedStack() { top=new Node<>(); } @Override public boolean isEmpty() { return top.next==null ? true:false; } @Override public void push(T x) { if (x==null){ return; } //生成新结点 Node<T> q=new Node<>(x,null); q.next=top.next; top.next=q; } @Override public T pop() { T elem=null; if (top.next!=null){ elem=top.next.data; top.next=top.next.next; } return elem; } @Override public T peek() { T elem=null; if (top.next!=null){ elem=top.next.data; } return elem; } // 返回顺序栈中所有元素的描述字符串，形式为"（,）"，覆盖Object类的toString()方法 public String toString(){ String str=""; Node<T> p=top.next; if (p!=null){ str="("; while (p!=null){ str+=p.data+","; p=p.next; } str=str.substring(0,str.length()-1); str+=")"; }else { str="()"; } return str; } }
5.括号匹配
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32package ch07; import java.util.Scanner; public class Bracket { // 括号匹配 public static String isMatched(String infix) { SeqStack<Character> stack = new SeqStack<Character>(infix.length()); for (int i = 0; i < infix.length(); i++) { char ch = infix.charAt(i); switch (ch) { case '(': stack.push(ch); break; case ')': if (stack.isEmpty() || !stack.pop().equals('(')) { return "expect ("; } } } return stack.isEmpty() ? "" : "expect )"; } // 测试括号匹配算法 public static void main(String[] args) { // 括号匹配 Scanner r = new Scanner(System.in); System.out.print("输入括号表达式："); String infix = r.nextLine(); System.out.println(isMatched(infix)); } }
6.表达式求值（后缀表达式）：
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146package ch05; import java.util.Scanner; public class ExpressionPoland { // 括号匹配 public static String isMatched(String infix) { SeqStack<Character> stack = new SeqStack<Character>(infix.length()); for (int i = 0; i < infix.length(); i++) { char ch = infix.charAt(i); switch (ch) { case '(': stack.push(ch); break; case ')': if (stack.isEmpty() || !stack.pop().equals('(')) { return "expect ("; } } } return stack.isEmpty() ? "" : "expect )"; } // 将中缀表达式转换为后缀表达式 public static StringBuffer toPostfix(String infix){ SeqStack<Character> stack=new SeqStack<Character>(infix.length()); StringBuffer postfix=new StringBuffer(infix.length()*2); int i=0; System.out.println("n求后缀表达式过程："); System.out.println("字符"+"tstackttpostfix"); while(i<infix.length()){ // 对表达式中的每个字符进行处理 char ch=infix.charAt(i); // 第i个字符 System.out.print(ch+"t"); // 输出第i个字符 switch(ch){ // 判断字符类别 // +、-运算符 case '+': case '-': // 当栈不空且栈顶运算符优先级高时，包括+、-、*、/ while(!stack.isEmpty() && !stack.peek().equals('(')){ // 栈中的'('优先级最低 postfix.append(stack.pop()+" "); // 将出栈的运算符追加到后缀表达式中（空格间隔） } stack.push(ch); // 第i个字符入栈 i++; break; case '*': case '/': // 当栈不空且栈顶运算符优先级高时，包括*、/ while(!stack.isEmpty() && (stack.peek().equals('*') || stack.peek().equals('/'))){ postfix.append(stack.pop()+" "); // 将出栈的运算符追加到后缀表达式中（空格间隔） } stack.push(ch); // 第i个字符入栈 i++; break; case '(': stack.push(ch); // '('入栈 i++; break; case ')': Character out=stack.pop(); while(out!=null && !out.equals('(')){ // 若干运算符出栈，直到'('出栈 postfix.append(out+" "); // 将出栈的运算符追加到后缀表达式中（空格间隔） out=stack.pop(); } i++; break; default: while(i<infix.length() && ch>='0' && ch<='9'){ // 获取运算的整数 postfix.append(ch); // 将数字追加到后缀表达式中 i++; if(i<infix.length()){ ch=infix.charAt(i); // 下一位字符 } } postfix.append(" "); // 运算数以空格间隔 } System.out.printf("%-18s",stack.toString()); // 输出每个运算符或运算数处理后栈中的内容 System.out.println(postfix); // 输出每个运算符或运算数处理后的后缀表达式 } while(!stack.isEmpty()){ // 栈中运算符全部出栈 postfix.append(stack.pop()); } return postfix; } // 计算后缀表达式的值 public static int toValue(StringBuffer postfix){ LinkedStack<Integer> stack=new LinkedStack<Integer>(); int value=0; System.out.println("n计算过程："); for(int i=0;i<postfix.length();i++){ char ch=postfix.charAt(i); if(ch>='0' && ch<='9'){ String s=""; while(ch!=' '){// 求运算数 s+=ch; i++; ch=postfix.charAt(i); } stack.push(Integer.parseInt(s)); // 将运算数入栈 }else{ if(ch!=' '){ int y=stack.pop(); // 第二个运算数 int x=stack.pop(); // 第一个运算数 switch(ch){ case '+': value=x+y; break; case '-': value=x-y; break; case '*': value=x*y; break; case '/': value=x/y; break; }//switch // 输出计算表达式 if(y>=0){ System.out.println(x+(ch+"")+y+"="+value); }else{ System.out.println(x+(ch+"")+"("+y+")"+"="+value); } // 计算结果入栈 stack.push(value); } } } return stack.pop(); // 返回栈中计算的最终结果 } // 测试表达式求值算法 public static void main(String[] args) { Scanner r=new Scanner(System.in); // 表达式求值 System.out.print("输入表达式："); String infix = r.nextLine(); String match=isMatched(infix); if(match.equals("")){// 括号匹配 StringBuffer postfix=toPostfix(infix); System.out.println("n后缀表达式:"+postfix); System.out.println("n计算结果："+toValue(postfix)); }else{// 括号不匹配 System.out.println("表达式错误："+match); } } }
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