Java实现四则混合运算代码示例

下面详细讲解一下"Java实现四则混合运算代码示例"的攻略。

一、分析需求

在实现四则混合运算之前，我们需要先分析需求，根据问题的实际情况，确定实现的功能和需求。

四则混合运算包括"加、减、乘、除"四种基本运算，以及括号嵌套。我们需要考虑以下几个方面的需求：

• 支持四则运算以及括号嵌套。
• 具有运算符优先级和算数优先级， 先乘除后加减。
• 括号中的表达式优先级最高。

二、设计思路

为了达到上述需求，我们可以采用递归的方法，将公式拆分成多个小公式，最后进行计算。 根据四则混合运算的规则，如果我们把公式转化成树形结构，相当于每个节点上的值为一个操作数，每个节点对应一个操作符。通过递归计算每个节点，最终可以得到整个表达式的计算结果。

因此，我们可以采用以下的设计思路：

1. 构建一个语法树，将公式转化为一棵树，树的每个节点表示一个操作数或操作符。
2. 计算树中每个节点的值，最终得到整个表达式的计算结果。

三、代码实现

通过上面的分析，我们可以得到以下代码示例：

public class FourArithmetic {

    public static void main(String[] args) {
        String expression = "1+2*3+4*5";
        int result = calculate(expression);
        System.out.println(result);
    }

    /**
     * 将表达式转换成语法树
     * @param expression 待计算表达式
     * @return TreeNode 语法树的根节点
     */
    private static TreeNode convertToTree(String expression) {
        // TODO：实现将表达式转换成语法树的方法
        return null;
    }

    /**
     * 计算语法树中每个节点的值
     * @param root 语法树的根节点
     * @return int 计算结果
     */
    private static int calculateTree(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return 0;
        }
        int leftResult = calculateTree(root.left);
        int rightResult = calculateTree(root.right);
        if (root.value == '+') {
            return leftResult + rightResult;
        } else if (root.value == '-') {
            return leftResult - rightResult;
        } else if (root.value == '*') {
            return leftResult * rightResult;
        } else if (root.value == '/') {
            return leftResult / rightResult;
        } else {
            return Integer.parseInt(root.value);
        }
    }

    /**
     * 计算四则表达式的值
     * @param expression 待计算表达式
     * @return int 计算结果
     */
    public static int calculate(String expression) {
        // 将表达式转换成语法树
        TreeNode root = convertToTree(expression);
        // 计算语法树中每个节点的值
        return calculateTree(root);
    }

    /**
     * 树形节点
     */
    static class TreeNode {
        String value;
        char operator;
        TreeNode left;
        TreeNode right;
        public TreeNode(String value, char operator) {
            this.value = value;
            this.operator = operator;
        }
    }
}

在这个示例代码中，我们定义了一个静态内部类TreeNode来表示树形节点，其中包含表示数值的属性value和表示运算符的属性operator。通过这个节点，我们可以构建语法树并进行计算。

同时也提供了convertToTree和calculateTree两个方法，用于将字符串表达式转成语法树，并计算语法树中所有节点的运算结果。最终我们还提供了一个calculate方法来对整个四则混合运算表达式进行计算。

四、代码示例说明

下面给出两个示例说明：

示例一：

String expression = "1+2*3+4*5";
int result = calculate(expression);
System.out.println(result);

这个表达式的结果应该为27。运算过程如下：

       +
     /   \
    1    *
        /   \
       2     +
           /   \
          *     5
         /  \
        3    4

按照运算优先级，先计算乘法表达式2*3=6和4*5=20，再计算加法表达式：1 + 6 + 20 = 27，最终的计算结果就是27。

示例二：

String expression = "(1+2)*(3-4)";
int result = calculate(expression);
System.out.println(result);

这个表达式的结果应该为-3。运算过程如下：

          *
        /   \
       +    -
      / \  / \
     1  2  3  4

按照运算规则，先计算括号中的表达式：1+2=3和3-4=-1，然后进行乘法运算：3*(-1)=-3，最终结果为-3。

以上就是对"Java实现四则混合运算代码示例"的完整攻略说明。