【困难】公式字符串求值

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package live.every.day.ProgrammingDesign.CodingInterviewGuide.String;import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;/*** 公式字符串求值** 【题目】* 给定一个字符串str，str表示一个公式，公式里可能有整数、加减乘除符号和左右括号，返回公式的计算结果。** 【说明】* 1.可以认为给定的字符串一定是正确的公式，即不需要对str做公式有效性检查。* 2.如果是负数，就需要用括号括起来，比如"4*(-3)"。但如果负数作为公式的开头或括号部分的开头，则可以没有括号，比如* "-3*4"和"(-3*4)"都是合法的。* 3.不用考虑计算过程中会发生溢出的情况。** 【难度】* 困难** 【解答】* 本题考查面试者设计程序和代码实现的能力，实现方式有很多，本文提供一种方法供读者参考。假设value方法是一个递归过程，具体* 解释如下。** 从左到右遍历str，开始遍历或者遇到字符'('时，就进行递归过程。当发现str遍历完，或者過到字符')'时，递归过程就结束。比如* "3*(4+5)+7"，一开始遍历就进入递归过程value(str,0)，在递归过程value(str,0)中继续遍历str，当遇到字符'('时，递归* 过程value(str,0)又重复调用递归过程value(str,3)。然后在递归过程value(str,3)中继续遍历str，当遇到字符')'时，递* 归过程value(str,3)结束，并向递归过程value(str,0)返回两个结果，第一结果是value(str,3)遍历过的公式字符子串的结果，* 即"4+5"==9，第二个结果是value(str,3)遍历到的位置，即字符")"的位置==6。递归过程value(str,0)收到这两个结果后，既* 可知道交给value(str,3)过程处理的宇符串结果是多少("(4+5)"的结果是9)，又可知道自己下一步该从什么位置继续遍历(该从位* 置6的下一个位置(即位置7)继续遍历)。总之，value方法的第二个参数代表递归过程是从什么位置开始的，返回的结果是一个长度为* 2的数组，记为res。res[O]表示这个递归过程计算的结果，res[1]表示这个递归过程遍历到str的什么位置。** 既然在递归过程中遇到'('就交给下一层的递归过程处理，自己只用接收'('和')'之间的公式字符子串的结果，所以对所有的递归过* 程来说，可以看作计算的公式都是不含有'('和')'字符的。比如，对递归过程value(str,0)来说，实际上计算的公式是"3*9+7"，* "(4+5)"的部分交给递归过程value(str,3)处理，拿到结果9之后，再从字符'+'继续。所以，只要想清楚如何计算一个不含有'('* 和')'的公式字符串，整个实现就完成了。** 全部过程请参看如下代码中的getValue方法。** @author Created by LiveEveryDay*/public class FormulaStringEvaluation {public static int getValue(String exp) {return value(exp.toCharArray(), 0)[0];}private static int[] value(char[] chars, int i) {Deque<String> deq = new LinkedList<>();int pre = 0;int[] bra = null;while (i < chars.length && chars[i] != ')') {if (chars[i] >= '0' && chars[i] <= '9') {pre = pre * 10 + chars[i++] - '0';} else if (chars[i] != '(') {addNum(deq, pre);deq.addLast(String.valueOf(chars[i++]));pre = 0;} else {bra = value(chars, i + 1);pre = bra[0];i = bra[1] + 1;}}addNum(deq, pre);return new int[]{getNum(deq), i};}private static void addNum(Deque<String> deq, int num) {if (!deq.isEmpty()) {int cur = 0;String top = deq.pollLast();if (top.equals("+") || top.equals("-")) {deq.addLast(top);} else {cur = Integer.parseInt(deq.pollLast());num = top.equals("*") ? (cur * num) : (cur / num);}}deq.addLast(String.valueOf(num));}private static int getNum(Deque<String> deq) {int res = 0;boolean add = true;String cur = null;int num = 0;while (!deq.isEmpty()) {cur = deq.pollFirst();if (cur.equals("+")) {add = true;} else if (cur.equals("-")) {add = false;} else {num = Integer.parseInt(cur);res += add ? num : (-num);}}return res;}public static void main(String[] args) {String exp = "48*((70-65)-43)+8*1";System.out.printf("The evaluation result is: %d", getValue(exp));}}// ------ Output ------
/*
The evaluation result is: -1816
*/

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