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227. 基本计算器 II

English Version

题目描述

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。

你可以假设给定的表达式总是有效的。所有中间结果将在 [-231, 231 - 1] 的范围内。

注意：不允许使用任何将字符串作为数学表达式计算的内置函数，比如 eval() 。

 

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

解法

方法一：栈

遍历字符串 $s$，并用变量 sign 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 sign 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。

遍历结束后，将栈中元素求和即为答案。

时间复杂度 $O(n)$，空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 为字符串 $s$ 的长度。

Python3

class Solution:
    def calculate(self, s: str) -> int:
        v, n = 0, len(s)
        sign = '+'
        stk = []
        for i, c in enumerate(s):
            if c.isdigit():
                v = v * 10 + int(c)
            if i == n - 1 or c in '+-*/':
                match sign:
                    case '+':
                        stk.append(v)
                    case '-':
                        stk.append(-v)
                    case '*':
                        stk.append(stk.pop() * v)
                    case '/':
                        stk.append(int(stk.pop() / v))
                sign = c
                v = 0
        return sum(stk)

Java

class Solution {
    public int calculate(String s) {
        Deque<Integer> stk = new ArrayDeque<>();
        char sign = '+';
        int v = 0;
        for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {
            char c = s.charAt(i);
            if (Character.isDigit(c)) {
                v = v * 10 + (c - '0');
            }
            if (i == s.length() - 1 || c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/') {
                if (sign == '+') {
                    stk.push(v);
                } else if (sign == '-') {
                    stk.push(-v);
                } else if (sign == '*') {
                    stk.push(stk.pop() * v);
                } else {
                    stk.push(stk.pop() / v);
                }
                sign = c;
                v = 0;
            }
        }
        int ans = 0;
        while (!stk.isEmpty()) {
            ans += stk.pop();
        }
        return ans;
    }
}

C++

class Solution {
public:
    int calculate(string s) {
        int v = 0, n = s.size();
        char sign = '+';
        stack<int> stk;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            char c = s[i];
            if (isdigit(c)) v = v * 10 + (c - '0');
            if (i == n - 1 || c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/') {
                if (sign == '+')
                    stk.push(v);
                else if (sign == '-')
                    stk.push(-v);
                else if (sign == '*') {
                    int t = stk.top();
                    stk.pop();
                    stk.push(t * v);
                } else {
                    int t = stk.top();
                    stk.pop();
                    stk.push(t / v);
                }
                sign = c;
                v = 0;
            }
        }
        int ans = 0;
        while (!stk.empty()) {
            ans += stk.top();
            stk.pop();
        }
        return ans;
    }
};

Go

func calculate(s string) int {
	sign := '+'
	stk := []int{}
	v := 0
	for i, c := range s {
		digit := '0' <= c && c <= '9'
		if digit {
			v = v*10 + int(c-'0')
		}
		if i == len(s)-1 || !digit && c != ' ' {
			switch sign {
			case '+':
				stk = append(stk, v)
			case '-':
				stk = append(stk, -v)
			case '*':
				stk[len(stk)-1] *= v
			case '/':
				stk[len(stk)-1] /= v
			}
			sign = c
			v = 0
		}
	}
	ans := 0
	for _, v := range stk {
		ans += v
	}
	return ans
}

...