java的数据结构与算法（15）将中缀表达式转后缀表达式

前言：
由于前面中缀表达式运算起来代码量太大，比较复杂，我们考虑转成后缀表达式进行计算。
思路分析：
1.

2.
3.

直接上一波代码

package cn.itjy.Stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * 中缀表达式转后缀表达式的代码
 * 
 * @author dell
 *
 */
public class PloandNotation {
	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)x4)-5 => 转成123 + 4 x + 5 - 2.先将直接对字符串进行操作,不太方便 ,因此先将 1+((2+3)x4)-5
		 * ==> 转成中缀表达式对应的list 即 1+((2+3)x4)-5 ==> ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
		 * 
		 */

		String expression = "1+((2+3)*4)-5";
		List<String> list = toInfixExpressionList(expression);
		System.out.println("Infix: "+list);
		List<String> expression2 = parseSuffixExpression(list);
		System.out.println("suffix: "+expression2);
		System.out.println(calculate(expression2));
		/*
		 * // 先定义一个逆波兰表达式 // (3+4)*5-6 ==> 3 4 + 5 * 6 - // 说明：为了方便，逆波兰表达式的数字和符号使用空格隔开
		 * String suffixExpression = "3 4 + 5 * 6 -"; // 思路
		 * 
		 * 1.先将 "3 4 + 5 * 6 -" ==> 放到一个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(suffixExpression); int res =
		 * calculate(rpnList); System.out.println(res);
		 */
		

	}

	// ArrayList[1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5] => ArrayList[1,2,3,+,4,*,+,5,-]
	// 将中缀表达式转成对应的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,而且后面我们还需要逆序输出
		// 因此比较麻烦,这里我们就不用Stack<String>直接使用List<String> s2
		// Stack<String> s2 = new Stack<>(); //存储中间结果的栈s2
		List<String> s2 = new ArrayList<String>();

		// 遍历ls
		for (String s3 : ls) {
			// 如果是一个数,加s2
			if (s3.matches("\\d+")) {
				s2.add(s3);
			} else if (s3.equals("(")) {
				s1.push(s3);
				
			} else if (s3.equals(")")) {
				// 如果是右括号)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
				while (!s1.peek().equals("(")) {
					s2.add(s1.pop());
				}
				s1.pop(); // !!! 将 ( 弹出 s1 栈,消除小括号
			}
			 else {
				// 当item的优先级 <= s1栈顶运算符的优先级,将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中,再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符比较
				// 问题:我们缺少一个比较优先级高低
				while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(s3)) {
					s2.add(s1.pop());
				}
				// 还需要将item压入栈
				s1.push(s3);
			}

		}
		// 將s1剩余的运算符加入s2中
		while(s1.size() !=0) {
			s2.add(s1.pop());
		}
//		因为是存放到List中,因此按顺序输出就是对应的后缀表达式的输出
		return s2;
	}
	
	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<String>();
		int i = 0; // 这个是一个指针,用于遍历中缀字符串
		String str; // 对多位数的拼接工作 
		char c; // 每遍历一个字符,就放入到c
		do {
			// 如果c是一个非数字,我需要加入到ls去
			// 小于1大于9判定为括号和+-*/
			if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
				ls.add("" + c);
				i++;
			} else { // 如果是一个数字,需要考虑多位数的问题
				// 先将str清空
				str = "";
				while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
					// 拼接
					str += c;
					i++;
				}
				ls.add(str);
			}
		} while (i < s.length());
		{
			return ls;
		}

	}

	// 将逆波兰表达式，依次将数据和运算符饭放入到 ArrayList中
	public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
		// 将suffixExpression 分割
		String[] strings = suffixExpression.split(" ");
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		for (String string : strings) {
			list.add(string);
		}
		return list;
	}

	// 完成对逆波兰表达式的运算
	/*
	 * 1.从右到做扫描，将3和4压入堆栈; 2.遇到运算符，因此弹出4和3（4为堆顶元素，3为次顶元素），计算3和4的值 3.将5入栈
	 * 4.接下来是x的运算符，因此弹出5和7，计算7 x 5 的值，将35入栈 将6入栈 最后是-运算符 ，计算出35-6的值，即29，由此得到最终的结果
	 */
	public static int calculate(List<String> list) {
		// 创建一个栈,只需要一个栈即可
		Stack<String> stack = new Stack<String>();
		// 遍历 list
		for (String item : list) {
			// 这里使用正则表达式来取出数
			if (item.matches("\\d+")) { // 匹配多位数
				// 入栈
				stack.push(item);
			} else {
				// pop出两个数，并运算
				int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
				int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
				int res = 0;
				if (item.equals("+")) {
					res = num1 + num2;
				} else if (item.equals("-")) {
					res = num1 - num2;
				} else if (item.equals("*")) {
					res = num1 * num2;
				} else if (item.equals("/")) {
					res = num1 / num2;
				} else {
					throw new RuntimeException("运算符有误");
				}
				stack.push("" + res);
			}
		}
		// 最后留在栈中就是运算结果
		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 int ADD = 1;
	private static int SUB = 1;
	private static int MUL = 2;
	private static int DIV = 2;

	// 写一个方法,返回对应的优先级数字
	public static int getValue(String OperExpression) {
		int result = 0;
		switch (OperExpression) {
		case "+":
			result = ADD;
			break;
		case "-":
			result = SUB;
			break;
		case "*":
			result = MUL;
			break;
		case "/":
			result = DIV;
			break;
		default:
			System.out.println("不存在该运算符");
			break;
		}
		return result;
	}

}

总结：这次的代码还是比较费脑细胞的。代码还是比较有难度的。