Java中后缀表达式求值：核心算法与字符数字转换陷阱解析

char token = expr.charAt(index);
if (isOperand(token)) {
    float operandIn = (float)token; // 错误点
    stack.push(operandIn);
}

char token = expr.charAt(index);
if (isOperand(token)) {
    float operandIn = (float)(token - '0'); // 正确的转换方式
    stack.push(operandIn);
}

import java.util.Stack;

public class PostFixEvaluator {

    /**
     * 执行基本的算术运算。
     * @param operand1 右操作数 (先弹出栈的)
     * @param operator 运算符
     * @param operand2 左操作数 (后弹出栈的)
     * @return 运算结果
     * @throws ArithmeticException 如果发生除零错误
     * @throws IllegalArgumentException 如果遇到未知运算符
     */
    public static float calculate(Float operand1, char operator, Float operand2) {
        switch (operator) {
            case '+':
                return operand2 + operand1;
            case '-':
                return operand2 - operand1;
            case '*':
                return operand2 * operand1;
            case '/':
                if (operand1 == 0.0f) {
                    throw new ArithmeticException("Error: Division by zero.");
                }
                return operand2 / operand1;
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Error: Unknown operator " + operator);
        }
    }

    /**
     * 判断一个字符是否为操作数（数字）。
     * @param c 待判断字符
     * @return 如果是数字字符则返回 true，否则返回 false
     */
    public static boolean isOperand(char c) {
        return Character.isDigit(c); // 确保只将数字字符识别为操作数
    }

    /**
     * 对给定的后缀表达式进行求值。
     * 表达式中的数字和运算符必须是单字符。
     * 例如："312*+456*+97-/+"
     * @param expr 后缀表达式字符串
     * @return 表达式的计算结果
     * @throws IllegalArgumentException 如果表达式格式不正确或操作数不足
     * @throws ArithmeticException 如果发生除零错误
     */
    public static float evaluatePostfix(String expr) {
        Stack<Float> stack = new Stack<>();
        int index = 0;

        while (index < expr.length()) {
            char token = expr.charAt(index);

            if (isOperand(token)) { // 如果是操作数
                // 将字符数字转换为其数值，并压入栈中
                float operandValue = (float) (token - '0');
                stack.push(operandValue);
            } else if (isOperator(token)) { // 如果是运算符
                if (stack.size() < 2) {
                    throw new IllegalArgumentException("Error: Invalid postfix expression. Not enough operands for operator " + token + " at index " + index);
                }
                // 从栈中弹出两个操作数
                float operand1 = stack.pop(); // 右操作数
                float operand2 = stack.pop(); // 左操作数

                // 执行运算并将结果压回栈中
                stack.push(calculate(operand1, token, operand2));
            } else { // 遇到既不是操作数也不是运算符的字符
                throw new IllegalArgumentException("Error: Invalid character '" + token + "' in expression at index " + index);
            }
            index += 1;
        }

        // 表达式求值结束后，栈中应该只剩下一个结果
        if (stack.size() != 1) {
            throw new IllegalArgumentException("Error: Invalid postfix expression. Too many operands or operators.");
        }

        return stack.pop();
    }

    /**
     * 判断一个字符是否为运算符。
     * @param c 待判断字符
     * @return 如果是运算符则返回 true，否则返回 false
     */
    private static boolean isOperator(char c) {
        return c == '+' || c == '-' || c == '*' || c == '/';
    }

    public static void main(String[] args) {
        String expr1 = "312*+456*+97-/+"; // 期望结果: 22.0