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逆波兰表达式求值

逆波兰表达式求值

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题目描述

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代码结果

运行时间: 29 ms, 内存: 17.5 MB


/*
 * 思路:
 * 使用栈来处理逆波兰表达式。遍历令牌数组,如果遇到数字则将其压入栈中,
 * 如果遇到操作符则从栈中弹出两个数字进行计算,并将结果压入栈中。
 * 使用Java Stream API来处理数组和栈操作。
 */
import java.util.Stack;
import java.util.Arrays;

public class EvaluateReversePolishNotationStream {
    public int evalRPN(String[] tokens) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();
        Arrays.stream(tokens).forEach(token -> {
            switch (token) {
                case "+":
                    stack.push(stack.pop() + stack.pop());
                    break;
                case "-":
                    stack.push(-stack.pop() + stack.pop());
                    break;
                case "*":
                    stack.push(stack.pop() * stack.pop());
                    break;
                case "/":
                    int b = stack.pop();
                    int a = stack.pop();
                    stack.push(a / b);
                    break;
                default:
                    stack.push(Integer.parseInt(token));
                    break;
            }
        });
        return stack.pop();
    }
}

解释

方法:

此题解使用栈来处理逆波兰表达式的求值。栈是一种先进后出的数据结构,非常适合此类问题。在遍历表达式中的每个元素时,如果遇到数字,则将其转换为整数并压入栈中;如果遇到运算符,则从栈中弹出两个元素(最近压入的两个数字),使用相应的运算符进行计算,然后将结果压回栈中。这种处理方式确保了运算的顺序符合逆波兰表达式的定义。最后,栈中剩余的唯一元素即为整个表达式的计算结果。

时间复杂度:

O(n)

空间复杂度:

O(n)

代码细节讲解

🦆
为什么在遇到运算符时,需要先弹出栈顶的两个元素,而不是取最底部的两个元素进行运算?
逆波兰表达式是一种后缀表达式,其中运算符位于其对应的操作数之后。栈的特性是后进先出(LIFO),这使得最后进入栈的元素可以最先被处理。在逆波兰表达式中,运算符后的两个数字是最近入栈的,应该首先使用这两个数字进行运算。如果使用最底部的元素,将无法保证运算的顺序和正确性,因为这将忽略逆波兰表达式的结构规则。
🦆
如果输入的逆波兰表达式中包含非常大的数字,这种方法处理大数的效率如何?是否考虑了整数溢出的问题?
Python本身对整数的处理具有一定的优势,因为它可以处理比标准整数类型更大的数(长整型),并且会根据需要自动扩展数的大小。因此,在Python中处理大数通常不会导致整数溢出。然而,在其他编程语言中,如C++或Java,可能需要特别注意数据类型和溢出的问题。在算法设计时,应该考虑使用能够处理大数的数据类型或库,以防溢出。
🦆
在逆波兰表达式求值过程中,如何处理运算符和数字的匹配,以防出现栈中数字不足的情况?
为了确保逆波兰表达式的正确求值,必须保证每次计算时栈中至少有两个数字。这通常通过检查输入的合法性和适当的错误处理来实现。算法实现应在遇到运算符之前检查栈的大小。如果在尝试执行任何运算之前栈中的元素少于两个,则应抛出错误或返回一个指示问题的值。这种严格的检查帮助避免运行时错误,并确保表达式的结构正确无误。

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