题目
根据 逆波兰表示法,求表达式的值。
有效的算符包括 +、-、*、/ 。每个运算对象可以是整数,也可以是另一个逆波兰表达式。
说明:
- 整数除法只保留整数部分。
- 给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说,表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。
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 <= 104
tokens[i] 要么是一个算符(”+”、”-“、”*” 或 “/“),要么是一个在范围 [-200, 200] 内的整数
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。
思路
在上一篇文章中 1047.删除字符串中的所有相邻重复项 提到了 递归就是用栈来实现的。 所以栈与递归之间在某种程度上是可以转换的! 这一点我们在后续讲解二叉树的时候,会更详细的讲解到。
其实逆波兰表达式相当于是二叉树中的后序遍历。 大家可以把运算符作为中间节点,按照后序遍历的规则画出一个二叉树。 但我们没有必要从二叉树的角度去解决这个问题,只要知道逆波兰表达式是用后续遍历的方式把二叉树序列化了,就可以了。
进一步看,本题中每一个子表达式要得出一个结果,然后拿这个结果再进行运算,那么这岂不就是一个相邻字符串消除的过程,和 1047.删除字符串中的所有相邻重复项 中的对对碰游戏是不是就非常像了。
所以我把这题也归入到了字符匹配的分类中了,因为从思路上看这三题都是大同小异的。
如动画所示:
相信看完动画大家应该知道,这和 1047.删除字符串中的所有相邻重复项 是差不错的,只不过本题不要相邻元素做消除了,而是做运算。
题外话
我们习惯看到的表达式都是中缀表达式,因为符合我们的习惯,但是中缀表达式对于计算机来说就不是很友好了。
例如:4 + 13 / 5,这就是中缀表达式,计算机从左到右去扫描的话,扫到13,还要判断13后面是什么运算法,还要比较一下优先级,然后13还和后面的5做运算,做完运算之后,还要向前回退到 4 的位置,继续做加法,你说麻不麻烦!
那么将中缀表达式,转化为后缀表达式之后:[“4”, “13”, “5”, “/“, “+”] ,就不一样了,计算机可以利用栈里顺序处理,不需要考虑优先级了。也不用回退了, 所以后缀表达式对计算机来说是非常友好的。
可以说本题不仅仅是一道好题,也展现出计算机的思考方式。
在1970年代和1980年代,惠普在其所有台式和手持式计算器中都使用了RPN(后缀表达式),直到2020年代仍在某些模型中使用了RPN。
参考维基百科如下:
During the 1970s and 1980s, Hewlett-Packard used RPN in all of their desktop and hand-held calculators, and continued to use it in some models into the 2020s.
答案
Java
class Solution {
public int evalRPN(String[] tokens) {
Deque<Integer> stack = new LinkedList();
for (String token : tokens) {
char c = token.charAt(0);
if (!isOpe(token)) {
stack.addFirst(stoi(token));
} else if (c == '+') {
stack.push(stack.pop() + stack.pop());
} else if (c == '-') {
stack.push(- stack.pop() + stack.pop());
} else if (c == '*') {
stack.push( stack.pop() * stack.pop());
} else {
int num1 = stack.pop();
int num2 = stack.pop();
stack.push( num2/num1);
}
}
return stack.pop();
}
private boolean isOpe(String s) {
return s.length() == 1 && s.charAt(0) <'0' || s.charAt(0) >'9';
}
private int stoi(String s) {
return Integer.valueOf(s);
}
}
REF
https://baike.baidu.com/item/逆波兰式
https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-reverse-polish-notation/
https://programmercarl.com/0150.逆波兰表达式求值.html
