力扣227题基本计算器II（Python实现）

思路

class Solution:
    def calculate(self, s):
        stack = []
        pre_op = '+'
        num = 0
        for i, each in enumerate(s):
            if each.isdigit():
                num = 10 * num + int(each)
            if i == len(s) - 1 or each in '+-*/':
                if pre_op == '+':
                    stack.append(num)
                elif pre_op == '-':
                    stack.append(-num)
                elif pre_op == '*':
                    stack.append(stack.pop() * num)
                elif pre_op == '/':
                    top = stack.pop()
                    if top < 0:
                        stack.append(int(top / num))
                    else:
                        stack.append(top // num)
                pre_op = each
                num = 0
        return sum(stack)

作者：负雪明烛
链接：https://leetcode.cn/problems/basic-calculator-ii/solutions/648941/xian-cheng-chu-zai-jia-jian-yong-zhan-ba-hplr/
来源：力扣（LeetCode）
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这段代码定义了一个名为 Solution 的类，并实现了一个方法 calculate，用于计算给定数学表达式的值。以下是具体解释：

1. 类与方法定义：

   • class Solution:：定义一个名为 Solution 的类。
   • def calculate(self, s):：定义一个方法 calculate，接收一个字符串 s，表示数学表达式。

2. 初始化：

   • stack = []：创建一个空列表 stack，用于存储计算结果。
   • pre_op = '+'：初始化一个变量 pre_op，用于记录上一个操作符，默认为加号。
   • num = 0：用于存储当前正在处理的数字。

3. 遍历字符串：

   • for i, each in enumerate(s):：遍历字符串 s 的每个字符。
   • if each.isdigit():：检查当前字符是否为数字。
     • num = 10 * num + int(each)：构建当前数字（考虑多位数情况）。

4. 操作符处理：

   • if i == len(s) - 1 or each in '+-*/':：判断是否到达字符串末尾或当前字符是一个操作符。
     • 根据 pre_op 的值决定如何处理 num：
       • 如果是加号 +，将 num 添加到 stack。
       • 如果是减号 -，将 -num 添加到 stack。
       • 如果是乘号 *，将栈顶元素与 num 相乘，再存回栈中。
       • 如果是除号 /，则处理除法（考虑整数除法的情况，负数处理特别）。
     • 更新 pre_op 为当前操作符，重置 num 为 0。

5. 返回结果：

   • return sum(stack)：计算栈中所有元素的和并返回，得到最终结果。

总结：这段代码通过栈实现了对基本四则运算的支持，能够处理带有不同操作符的数学表达式，并正确计算结果。

下面以 3-5/2为例解释具体执行流程

让我们详细分析如何通过 calculate 方法计算表达式 "3-5/2" 的执行流程。

输入

s = "3-5/2"

执行流程

1. 初始化

   • stack = []: 初始化堆栈为空。
   • pre_op = '+': 上一个操作符设为加号。
   • num = 0: 当前数字初始化为0。

2. 遍历字符串

   • 对每个字符进行遍历。

第一次循环 (i = 0, each = '3')

• '3' 是数字：
  • num = 10 * 0 + 3 → num = 3

第二次循环 (i = 1, each = '-')

• i 不是字符串的最后一个字符且 '-' 是操作符：
  • 因为 pre_op == '+'：
    • stack.append(3) → stack = [3]
  • 更新 pre_op = '-'
  • 重置 num = 0

第三次循环 (i = 2, each = '5')

• '5' 是数字：
  • num = 10 * 0 + 5 → num = 5

第四次循环 (i = 3, each = '/')

• i 不是字符串的最后一个字符且 '/' 是操作符：
  • 因为 pre_op == '-'：
    • stack.append(-5) → stack = [3, -5]
  • 更新 pre_op = '/'
  • 重置 num = 0

第五次循环 (i = 4, each = '2')

• '2' 是数字：
  • num = 10 * 0 + 2 → num = 2

第六次循环 (i = 5, each 是结束位置)

• 由于到达字符串末尾：
  • 当前 pre_op 为 '/'：
    • 执行除法，将栈顶元素与 num 相除：
    • top = stack.pop() → top = -5（从栈中移除 -5）
    • 因为 top < 0：
      • stack.append(int(top / num)) → stack.append(int(-5 / 2)) → stack.append(-2) （结果为 -2.5，取整为 -2）
      • stack 现在为 [3, -2]

结果计算

• return sum(stack)：
  • 计算 3 + (-2) = 1

最终结果

因此，表达式 "3-5/2" 的计算结果是 1。