java处理数学表达式，java数学表达式,[Java]代码pack
分享于 点击 6217 次 点评：168
java处理数学表达式，java数学表达式,[Java]代码pack
[Java]代码
package interesting; public class Calculator{ public static final int NULL_MARK = 0; // 标记为空或者结束符 public static final int SEPARATION_MARK = 1; // 标记为分隔符 public static final int VAR_MARK = 2; // 标记为变量 public static final int NUM_MARK = 3; // 标记为数字 public static final int GRAMMAR_Exception = 0; // 语法错误 public static final int UNEND_Exception = 1; // 括号没有结束错误 public static final int NULLEXP_Exception = 2; // 表达式为空错误 public static final int BYZERO_Exception = 3; // 被0除错误 public static final String[] MESSAGES_Exception = { "语法错误", "大括号没有成对错误", "表达式为空错误", "被0除错误" }; public static final String END = "\0"; // 表达式的结束标记 private String expre; // 表达式字符串 private int position; // 求值器当前指针在表达式中的位置 private String current; // 求值器当前处理的标记 private int currentType; // 求值器当前处理标记的类型 private double varArray[] = new double[26]; // 变量的数组 /** 求值一个表达式，返回表达式的值。 */ public double analysis(String str) throws Exception { double result; this.expre = str; this.position = 0; // 获取第一个标记 this.getMark(); if (this.current.equals(END)) { // 没有表达式异常 this.proce_Exception(NULLEXP_Exception); } result = this.proce_Evalua(); // 处理赋值语句 // 处理完赋值语句，应该就是表达式结束符，如果不是，则返回异常 if (!this.current.equals(END)) { this.proce_Exception(GRAMMAR_Exception); } return result; } private double proce_Evalua() throws Exception { double result; // 结果 int var_Index; // 变量下标 String oldMark; // 旧标记 int oldMarkType; // 旧标记的类型 // 如果标记类型是变量 if (this.currentType == VAR_MARK) { // 保存当前标记 oldMark = new String(this.current); oldMarkType = this.currentType; // 取得变量的索引，本求值器只支持一个字目的变量， // 如果用户的变量字母长度大于1，则取第一个字母当作变量 var_Index = Character.toUpperCase(this.current.charAt(0)) - 'A'; // 获得下一个标记 this.getMark(); // 如果当前标记不是等号= if (!this.current.equals("=")) { // 判断当前表达式是否是赋值运算 this.rollBack(); // 回滚 // 不是一个赋值语句，将标记恢复到上一个标记 this.current = new String(oldMark); this.currentType = oldMarkType; } else { // 如果当前标记是等号=，即给变量赋值，形式如a = 3 + 5; // 则计算等号后面表达式的值，然后将得到的值赋给变量 this.getMark(); // 因为加减法的优先级最低，所以计算加减法表达式。 result = this.arith_AddExpre(); // 将表达式的值赋给变量，并存在实例变量vars中。 this.varArray[var_Index] = result; return result; } } return this.arith_AddExpre(); // 调用arith_AddExpre方法，进行加减法计算表达式的值。 } private double arith_AddExpre() throws Exception { char op; // 操作符 double result; // 结果 double partialResult; // 当前子表达式的结果 result = this.arith_MulExpre(); // 调用arith_MulExpre方法获取当前子表达式的值 // 当前标记的第一个字母是加减号，则继续进行加减法运算。 while ((op = this.current.charAt(0)) == '+' || op == '-') { this.getMark(); // 取下一个标记 partialResult = this.arith_MulExpre(); // 调用arith_MulExpre方法获取当前子表达式的值 switch (op) { case '-': // 如果是减法，则用已处理的子表达式的值减去当前子表达式的值 result = result - partialResult; break; case '+': // 如果是加法，用已处理的子表达式的值加上当前子表达式的值 result = result + partialResult; break; } } return result; } private double arith_MulExpre() throws Exception { char op; // 运算符 double result; // 表达式结果 double currentResult; // 子表达式的结果 // 用指数运算计算当前子表达式的值 result = this.indexExpre(); // 如果当前标记的第一个字母是乘、除或者取模运算符，则继续进行乘除法运算。 while ((op = this.current.charAt(0)) == '*' || op == '/' || op == '%') { this.getMark(); // 取下一个标记 // 用指数运算计算当前子表达式的值 currentResult = this.indexExpre(); switch (op) { case '*': // 如果是乘法，则用已处理子表达式的值乘以当前子表达式的值 result = result * currentResult; break; case '/': // 如果是除法，判断当前子表达式的值是否为0，如果为0，则抛出被0除异常 // 除数不能为0 if (currentResult == 0.0) { this.proce_Exception(BYZERO_Exception); } // 除数不为0，则进行除法运算 result = result / currentResult; break; case '%': // 如果是取模运算，也要判断当前子表达式的值是否为0 // 如果为0，则抛出被0除异常 if (currentResult == 0.0) { this.proce_Exception(BYZERO_Exception); } // 进行取模运算 result = result % currentResult; break; } } return result; } private double unaryOperator() throws Exception { double result; // 表达式结果 String op; // 运算符 op = ""; // 如果当前标记类型为分隔符，而且分隔符的值等于+或者-。 if ((this.currentType == SEPARATION_MARK) && this.current.equals("+") || this.current.equals("-")) { op = this.current; this.getMark(); } // 用括号运算计算当前子表达式的值 result = this.parenthesis(); if (op.equals("-")) { // 如果操作符为-，则表示负数，将子表达式的值变为负数 result = -result; } return result; } private double parenthesis() throws Exception { double result; // 表达式结果 if (this.current.equals("(")) { // 如果当前标记为左括号，则表示是一个括号运算 this.getMark(); // 取下一个标记 result = this.arith_AddExpre(); // 调用arith_AddExpre方法 // 判断括圆括号是否匹配，如果当前标记不等于右括号，抛出括号不匹配异常 if (!this.current.equals(")")) { this.proce_Exception(UNEND_Exception); } this.getMark(); // 否则取下一个标记 } else { // 如果标记不是左括号，表示不是一个括号运算，则调用varNumber方法 result = this.varNumber(); } return result; } private double varNumber() throws Exception { double result = 0.0; // 结果 switch (this.currentType) { case NUM_MARK: // 如果当前标记类型为数字 try { // 将数字的字符串转换成数字值 result = Double.parseDouble(this.current); } catch (NumberFormatException exc) { this.proce_Exception(GRAMMAR_Exception); } this.getMark(); // 取下一个标记 break; case VAR_MARK: // 如果当前标记类型是变量，则取变量的值 result = this.seekVar(current); this.getMark(); break; default: this.proce_Exception(GRAMMAR_Exception); break; } return result; } private double seekVar(String vname) throws Exception { // 判断是否有语法异常发生，如果变量的第一个字符不是字母，则抛出语法异常 if (!Character.isLetter(vname.charAt(0))) { proce_Exception(GRAMMAR_Exception); return 0.0; } // 从实例变量数组varArray中取出该变量的值 return varArray[Character.toUpperCase(vname.charAt(0)) - 'A']; } private double indexExpre() throws Exception { double result; // 表达式结果 double currentResult; // 子表达式的值 double ex; // 指数的底数 int t; // 指数的幂 result = this.unaryOperator(); // 调用unaryOperator方法，获取当前表达式中的底数值 if (this.current.equals("^")) { // 如果当前标记为"^"运算符，则为指数计算 // 获取下一个标记，即获取指数的幂 this.getMark(); currentResult = this.indexExpre(); ex = result; if (currentResult == 0.0) { // 如果指数的幂为0，则指数的值为1 result = 1.0; } else { // 否则，指数的值为个数为指数幂的底数相乘的结果。 for (t = (int) currentResult - 1; t > 0; t--) { result = result * ex; } } } return result; } private void rollBack() { if (this.current == END) { return; } // 求值器当前指针往前移动 for (int i = 0; i < this.current.length(); i++) { this.position--; } } private void proce_Exception(int errorType) throws Exception { // 遇到异常情况时，根据错误类型，取得异常提示信息，将提示信息封装在异常中抛出 throw new Exception(MESSAGES_Exception[errorType]); } private void getMark() { // 设置初始值 this.currentType = NULL_MARK; this.current = ""; // 判断表达式是否结束，如果求值器当前指针等于字符串的长度则表示表达式已经结束 if (this.position == this.expre.length()) { this.current = END; // 如果表达式已经结束，则设置当前标记的置为END。 return; } while (this.position < this.expre.length() // 当遇到表达式中的空白符则跳过 && Character.isWhitespace(this.expre.charAt(this.position))) { ++this.position; } if (this.position == this.expre.length()) { // 判断当前表达式是否结束 this.current = END; return; } char currentChar = this.expre.charAt(this.position); // 取得求值器当前指针指向的字符 if (isSepara(currentChar)) { // 如果当前字符是一个分隔符，则认为这是一个分隔符标记， this.current += currentChar; // 给当前标记和标记类型赋值，并将指针后移 this.position++; this.currentType = SEPARATION_MARK; } else if (Character.isLetter(currentChar)) {// 判断当前字符是否是一个字母 while (!isSepara(currentChar)) { // 依次求值该变量的组成部分，直到遇到一个分隔符为止 this.current += currentChar; this.position++; if (this.position >= this.expre.length()) { break; } else { currentChar = this.expre.charAt(this.position); } } this.currentType = VAR_MARK; // 设置标记类型为变量 } else if (Character.isDigit(currentChar)) { // 判断当前字符是否是一个数字 while (!isSepara(currentChar)) { // 依次求值该数字的组成部分，直到遇到一个分隔符为止 this.current += currentChar; this.position++; if (this.position >= this.expre.length()) { break; } else { currentChar = this.expre.charAt(this.position); } } this.currentType = NUM_MARK; // 设置标记类型为数字 } else { // 如果是无法识别的字符，则设置表达式结束 this.current = END; return; } } private boolean isSepara(char c) { if ((" +-/*%^=()".indexOf(c) != -1)) return true; return false; } public static void main(String[] args) throws Exception { Calculator calculator = new Calculator(); double a = 15.0, b = 7.0; String express1 = "a = 15.0"; System.out.println("表达式1：(\"a = 15.0\") = " + calculator.analysis(express1)); String express2 = "b = 7.0"; System.out.println("表达式2：(\"b = 7.0\") = " + calculator.analysis(express2)); String express3 = "(a+b) * (a-b)"; System.out.println("表达式3：(\"(" + a + "+" + b + ") * (" + a + "-" + b + ")\") = " + calculator.analysis(express3)); String express4 = "2*6-7/2"; System.out.println("表达式4：(\"2*6-7/2\") = " + calculator.analysis(express4)); String express5 = "(8-3)*((a+b)/(a-b))"; System.out.println("表达式5：(\"(8-3)*((" + a + "+" + "+" + b + ")/(" + a + "-" + b + "))\") = " + calculator.analysis(express5)); String express6 = "13 % 2"; System.out.println("表达式6：(\"13%2\") = " + calculator.analysis(express6)); String express7 = "4^3 * 8 + 2"; System.out .println("表达式7：\"3^2 * 5 + 4\") = " + calculator.analysis(express7)); } }
用户点评