227. 基本计算器 II算法

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 * 105

  • 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, 231 - 1] 内

  • 题目数据保证答案是一个 32-bit 整数

使用的技术: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。

力扣(LeetCode)

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 ss 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。

算法实现语言目录

java

js

python

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 java代码

package xinbiancheng.cn;

import java.util.Stack;

class algorithm1 {
    public int calculate(String s) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<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;
    }
    public static void main(String[] args) {
    	algorithm1 a= new algorithm1();
    	System.out.println(a.calculate("1-2*3"));
	}
}

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 js代码

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;
};

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 python代码

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)