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    1. package com.atguigu.stack;
    3. import java.util.ArrayList;
    4. import java.util.List;
    5. import java.util.Stack;
    7. public class PolandNotation {
    9.     public static void main(String[] args) {
    12.         //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
    13.         //说明
    14.         //1. 1+((2+3)×4)-5 => 转成  1 2 3 + 4 × + 5 –
    15.         //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
    16.         //   即 "1+((2+3)×4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
    17.         //3. 将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
    18.         //   即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
    20.         String expression = "1+((2+3)*4)-5";//注意表达式 
    21.         List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
    22.         System.out.println("中缀表达式对应的List=" + infixExpressionList); // ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
    23.         List<String> suffixExpreesionList = parseSuffixExpreesionList(infixExpressionList);
    24.         System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpreesionList); //ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–] 
    26.         System.out.printf("expression=%d", calculate(suffixExpreesionList)); // ?
    30.         /*
    32.         //先定义给逆波兰表达式
    33.         //(30+4)×5-6  => 30 4 + 5 × 6 - => 164
    34.         // 4 * 5 - 8 + 60 + 8 / 2 => 4 5 * 8 - 60 + 8 2 / + 
    35.         //测试 
    36.         //说明为了方便，逆波兰表达式 的数字和符号使用空格隔开
    37.         //String suffixExpression = "30 4 + 5 * 6 -";
    38.         String suffixExpression = "4 5 * 8 - 60 + 8 2 / +"; // 76
    39.         //思路
    40.         //1. 先将 "3 4 + 5 × 6 - " => 放到ArrayList中
    41.         //2. 将 ArrayList 传递给一个方法，遍历 ArrayList 配合栈 完成计算
    43.         List<String> list = getListString(suffixExpression);
    44.         System.out.println("rpnList=" + list);
    45.         int res = calculate(list);
    46.         System.out.println("计算的结果是=" + res);
    48.         */
    49.     }
    53.     //即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
    54.     //方法：将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
    55.     public static List<String> parseSuffixExpreesionList(List<String> ls) {
    56.         //定义两个栈
    57.         Stack<String> s1 = new Stack<String>(); // 符号栈
    58.         //说明：因为s2 这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
    59.         //因此比较麻烦，这里我们就不用 Stack<String> 直接使用 List<String> s2
    60.         //Stack<String> s2 = new Stack<String>(); // 储存中间结果的栈s2
    61.         List<String> s2 = new ArrayList<String>(); // 储存中间结果的Lists2
    63.         //遍历ls
    64.         for(String item: ls) {
    65.             //如果是一个数，加入s2
    66.             if(item.matches("\\d+")) {
    67.                 s2.add(item);
    68.             } else if (item.equals("(")) {
    69.                 s1.push(item);
    70.             } else if (item.equals(")")) {
    71.                 //如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
    72.                 while(!s1.peek().equals("(")) {
    73.                     s2.add(s1.pop());
    74.                 }
    75.                 s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈， 消除小括号
    76.             } else {
    77.                 //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(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
    78.                 //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
    79.                 while(s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item) ) {
    80.                     s2.add(s1.pop());
    81.                 }
    82.                 //还需要将item压入栈
    83.                 s1.push(item);
    84.             }
    85.         }
    87.         //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
    88.         while(s1.size() != 0) {
    89.             s2.add(s1.pop());
    90.         }
    92.         return s2; //注意因为是存放到List, 因此按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的List
    94.     }
    96.     //方法：将 中缀表达式转成对应的List
    97.     //  s="1+((2+3)×4)-5";
    98.     public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
    99.         //定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
    100.         List<String> ls = new ArrayList<String>();
    101.         int i = 0; //这时是一个指针，用于遍历 中缀表达式字符串
    102.         String str; // 对多位数的拼接
    103.         char c; // 每遍历到一个字符，就放入到c
    104.         do {
    105.             //如果c是一个非数字，我需要加入到ls
    106.             if((c=s.charAt(i)) < 48 ||  (c=s.charAt(i)) > 57) {
    107.                 ls.add("" + c);
    108.                 i++; //i需要后移
    109.             } else { //如果是一个数，需要考虑多位数
    110.                 str = ""; //先将str 置成"" '0'[48]->'9'[57]
    111.                 while(i < s.length() && (c=s.charAt(i)) >= 48 && (c=s.charAt(i)) <= 57) {
    112.                     str += c;//拼接
    113.                     i++;
    114.                 }
    115.                 ls.add(str);
    116.             }
    117.         }while(i < s.length());
    118.         return ls;//返回
    119.     }
    121.     //将一个逆波兰表达式， 依次将数据和运算符 放入到 ArrayList中
    122.     public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
    123.         //将 suffixExpression 分割
    124.         String[] split = suffixExpression.split(" ");
    125.         List<String> list = new ArrayList<String>();
    126.         for(String ele: split) {
    127.             list.add(ele);
    128.         }
    129.         return list;
    131.     }
    133.     //完成对逆波兰表达式的运算
    134.     /*
    135.      * 1)从左至右扫描，将3和4压入堆栈；
    136.         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；
    137.         3)将5入栈；
    138.         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；
    139.         5)将6入栈；
    140.         6)最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
    141.      */
    143.     public static int calculate(List<String> ls) {
    144.         // 创建给栈, 只需要一个栈即可
    145.         Stack<String> stack = new Stack<String>();
    146.         // 遍历 ls
    147.         for (String item : ls) {
    148.             // 这里使用正则表达式来取出数
    149.             if (item.matches("\\d+")) { // 匹配的是多位数
    150.                 // 入栈
    151.                 stack.push(item);
    152.             } else {
    153.                 // pop出两个数，并运算， 再入栈
    154.                 int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
    155.                 int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
    156.                 int res = 0;
    157.                 if (item.equals("+")) {
    158.                     res = num1 + num2;
    159.                 } else if (item.equals("-")) {
    160.                     res = num1 - num2;
    161.                 } else if (item.equals("*")) {
    162.                     res = num1 * num2;
    163.                 } else if (item.equals("/")) {
    164.                     res = num1 / num2;
    165.                 } else {
    166.                     throw new RuntimeException("运算符有误");
    167.                 }
    168.                 //把res 入栈
    169.                 stack.push("" + res);
    170.             }
    172.         }
    173.         //最后留在stack中的数据是运算结果
    174.         return Integer.parseInt(stack.pop());
    175.     }
    177. }
    179. //编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
    180. class Operation {
    181.     private static int ADD = 1;
    182.     private static int SUB = 1;
    183.     private static int MUL = 2;
    184.     private static int DIV = 2;
    186.     //写一个方法，返回对应的优先级数字
    187.     public static int getValue(String operation) {
    188.         int result = 0;
    189.         switch (operation) {
    190.         case "+":
    191.             result = ADD;
    192.             break;
    193.         case "-":
    194.             result = SUB;
    195.             break;
    196.         case "*":
    197.             result = MUL;
    198.             break;
    199.         case "/":
    200.             result = DIV;
    201.             break;
    202.         default:
    203.             System.out.println("不存在该运算符" + operation);
    204.             break;
    205.         }
    206.         return result;
    207.     }
    209. }