加强版逆波兰计算器

package com.atguigu.stack;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;
/**
 * @author Dxkstart
 * @create 2021-10-08-19:49
 */
public class PolandNotation {
    public static void main(String[] args) {
        //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //说明
        //1. 1+((2+3)*4)-5 => 转成1 2 3 + 4 * + 5 -
        //2.因为直接对str进行操作，不方便，因此先将"1+((2+3)*4)-5" => 中缀的表达式对应的List
        //   即 "1+((2+3)*4)-5" => ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        //3.将得到的中缀表达式对应的list => 后缀表达式对应的List
        //   即ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList[1,2,3,+,4,*,+,5,-]
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        List<String> list = toInfixExpressionList(expression);//返回中缀表达式的list
        System.out.println("中缀表达式的list: " + list);
        List<String> suffixExpression = parseSuffixExpression(list);//返回后缀表达式
        System.out.println("后缀表达式的list: " + suffixExpression);
        //计算
        int value = calculate(suffixExpression);
        System.out.println("计算结果为：" + value);
        //先定义一个逆波兰表达式
        //(3+4)*5-6 => 3 4 + 5 * 6 -
//        String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 -";
        //思路
        //1.先将 "3 4 + 5 * 6 -" => 放到ArrayList中
        //2.将ArrayList传递给一个方法，遍历ArrayList配合栈完成计算
//        List<String> rpnList = getListString(str);
//
//
//        System.out.println("计算结果为：" + calculate(rpnList));
    }
    //方法：将中缀表达式转成对应的List
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        //定义一个List，存放中缀表达式对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList();
        int i = 0;//这时是一个指针，用于遍历中缀表达式字符串
        String str;//对多位数拼接
        char c;//没遍历到一个字符，就放入到c
        do {
            //如果c是一个非数字，就需要加入到list中
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++;//i需要后移
            } else {//如果是数字，需要考虑多位数
                str = "";//先将str置为"", '0'=48, '9'=57
                while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c;//拼接
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        } while (i < s.length());
        return ls;
    }
    //   即ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList[1,2,3,+,4,*,+,5,-]
    //方法：将得到的中缀表达式对应的list => 后缀表达式对应的List
    public static List<String> parseSuffixExpression(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();//符号栈
        //因为s2这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还要逆序输出
        //因此比较麻烦，这里我们就不用栈了，直接使用List<String> s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<>();//储存中间结果的栈s2
        ArrayList<String> s2 = new ArrayList<>();
        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果是一个数，加入s2
            if (item.matches("\\d+")) {//如果是一个数字（包含多位数）
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                while (!s1.peek().equals("(")) {//peek()，查看栈顶元素
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();//！将s1中的（ 弹出，以此消除了一对括号。
            } else {
                //当item的优先级小于等于s1栈顶运算符，将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，再次转到上一步（4.1），
                // 与s1中新的栈顶运算符相比较
                //比较运算符优先级的方法Operation类中的getValue()
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }
        //将s1中剩余的运算符弹出加入到s2中
        while (s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        return s2;//注意：因为存放到List，因此按顺序输出就是对应的后缀表达式
    }
    //************************************************
    //将一个逆波兰表达式，依次将数据和运算符放入到ArrayList中
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将sufferExpression 分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (String str : split) {
            list.add(str);
        }
        return list;
    }
    //完成对逆波兰表达式的运算
    /*
    1.从左至右扫描，将3和4压入堆栈
    2.遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值，得7，再将7入栈
    3.将5入栈
    4.接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7*5=35，将35入栈
    5.将6入栈
    6.最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
     */
    public static int calculate(List<String> ls) {
        int val;
        int num2;
        int num1;
        //创建一个栈，只需要一个就可以
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //这里用正则表达式来判断取出来的是数字还是符号
            if (item.matches("\\d+")) { //匹配的是多位数
                //入栈
                stack.push(item);
            } else {
                //pop出两个数，并运算，再将结果入栈
                num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                if (item.equals("+")) {
                    val = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    val = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    val = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    val = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误！");
                }
                //把val入栈
                stack.push(Integer.toString(val));
            }
        }
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }
}
//编写一个类Operation 可以返回一个运算符对应的优先级
class Operation {
    private static final int ADD = 1;// +
    private static final int SUB = 1;// -
    private static final int MUL = 2;// *
    private static final int DIV = 2;// /
    //写一个方法，返回对应的优先级数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
        }
        return result;
    }
}