逆波兰表达式求值
约 1074 字大约 4 分钟
2025-02-24
给你一个字符串数组 tokens
,表示一个根据 逆波兰表示法 表示的算术表达式。
请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。
注意:
- 有效的算符为
'+'
、'-'
、'*'
和'/'
。 - 每个操作数(运算对象)都可以是一个整数或者另一个表达式。
- 两个整数之间的除法总是 向零截断 。
- 表达式中不含除零运算。
- 输入是一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
- 答案及所有中间计算结果可以用 32 位 整数表示。
示例 1:
输入:tokens = ["2","1","+","3","*"]
输出:9
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:((2 + 1) * 3) = 9
示例 2:
输入:tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出:6
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:(4 + (13 / 5)) = 6
示例 3:
输入:tokens = ["10","6","9","3","+","-11","*","/","*","17","+","5","+"]
输出:22
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:
((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5
= ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5
= ((10 * 0) + 17) + 5
= (0 + 17) + 5
= 17 + 5
= 22
提示:
1 <= tokens.length <= 10^4
tokens[i]
是一个算符("+"
、"-"
、"*"
或"/"
),或是在范围[-200, 200]
内的一个整数
逆波兰表达式:
逆波兰表达式是一种后缀表达式,所谓后缀就是指算符写在后面。
- 平常使用的算式则是一种中缀表达式,如
( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 )
。 - 该算式的逆波兰表达式写法为
( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * )
。
逆波兰表达式主要有以下两个优点:
- 去掉括号后表达式无歧义,上式即便写成
1 2 + 3 4 + *
也可以依据次序计算出正确结果。 - 适合用栈操作运算:遇到数字则入栈;遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算,并将结果压入栈中
记忆栈+分类
栈的特点是就近原则。
逆波兰表达式发明出来就是为了方便计算机运用「栈」进行表达式运算的,其运算规则如下:
按顺序遍历逆波兰表达式中的字符,如果是数字,则放入栈;如果是运算符,则将栈顶的两个元素拿出来进行运算,再将结果放入栈。
class Solution {
public int evalRPN(String[] tokens) {
// 使用 Deque 作为栈来存储操作数,用 LinkedList 实现
Deque<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();
int n = tokens.length; // 获取表达式的长度
// 遍历整个 RPN(逆波兰表达式)的 tokens
for (int i = 0; i < n; i++) {
String token = tokens[i]; // 获取当前的 token
// 如果当前 token 是数字
if (isNumber(token)) {
// 将数字转换为整数(重点)并压入栈中。parseInt返回int,valueOf返回Integer。
stack.push(Integer.parseInt(token));
} else {
// 如果当前 token 是操作符,弹出栈顶的两个操作数
int num2 = stack.pop(); // 弹出栈顶的第一个操作数(第二个操作数)
int num1 = stack.pop(); // 弹出栈顶的第二个操作数(第一个操作数)
// 根据操作符执行相应的运算
switch (token) {
case "+":
stack.push(num1 + num2); // 将加法结果压入栈中
break;
case "-":
stack.push(num1 - num2); // 将减法结果压入栈中
break;
case "*":
stack.push(num1 * num2); // 将乘法结果压入栈中
break;
case "/":
stack.push(num1 / num2); // 将除法结果压入栈中
break;
default:
// 这个 default 块是为了处理其他意外的操作符,
// 在这个上下文中不会发生,因为输入被假定为有效的逆波兰表达式。
break;
}
}
}
// 当所有操作都执行完毕后,栈顶元素就是最终的计算结果,弹出并返回
return stack.pop();
}
// 辅助方法,判断 token 是否为数字
public boolean isNumber(String token) {
// 如果 token 不是 "+", "-", "*", "/" 之一,那么它就是数字
return !("+".equals(token) || "-".equals(token) || "*".equals(token) || "/".equals(token));
}
}
- 时间复杂度: O(n) ,其中 n 是数组
tokens
的长度。需要遍历数组tokens
一次。 - 空间复杂度: O(n) ,其中 n 是数组
tokens
的长度。空间复杂度主要取决于栈的空间,栈的大小不会超过逆波兰表达式的长度。