题解 | #表达式求值#

import java.util.*;

/**
 * @author hll[yellowdradra@foxmail.com]
 * @description 给定一个字符串描述的算术表达式，计算出结果值。  输入字符串长度不超过100，合法的字符包括”+, -, *, /, (, )
 * ”，”0-9”，字符串内容的合法性及表达式语法的合法性由做题者检查。本题目只涉及整型计算。
 * @date 2021-05-27 00:42
 **/
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String expression = sc.nextLine();
        System.out.println(calculate(expression));
    }

    /**
     * 使用 map 维护一个运算符优先级
     * 这里的优先级划分按照「数学」进行划分即可
     */
    public static Map<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>(){{
        put('-', 1);
        put('+', 1);
        put('*', 2);
        put('/', 2);
    }};

    public static int calculate(String s) {
        // 将所有的空格去掉，并将 (- 替换为 (0-，(+ 替换为 (0+
        // 当然这里也可以不预处理，而是放到循环里面去做判断
        s = s.replaceAll(" ", "");
        s = s.replaceAll("\\(-", "(0-");
        s = s.replaceAll("\\(\\+", "(0+");
        char[] cs = s.toCharArray();
        int n = s.length();
        // 存放所有的数字
        Deque<Integer> nums = new ArrayDeque<>();
        // 为了防止第一个数为负数，先往 nums 加个 0
        nums.addLast(0);
        // 存放所有「非数字以外」的操作
        Deque<Character> ops = new ArrayDeque<>();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            char c = cs[i];
            if (c == '(') {
                ops.addLast(c);
            } else if (c == ')') {
                // 计算到最近一个左括号为止
                while (!ops.isEmpty()) {
                    if (ops.peekLast() != '(') {
                        calc(nums, ops);
                    } else {
                        ops.pollLast();
                        break;
                    }
                }
            } else {
                if (isNumber(c)) {
                    int u = 0;
                    int j = i;
                    // 将从 i 位置开始后面的连续数字整体取出，加入 nums
                    while (j < n && isNumber(cs[j])) {
                        u = u * 10 + (cs[j++] - '0');
                    }
                    nums.addLast(u);
                    i = j - 1;
                } else {
                    // 有一个新操作要入栈时，先把栈内可以算的都算了
                    // 只有满足「栈内运算符」比「当前运算符」优先级高/同等，才进行运算
                    while (!ops.isEmpty() && ops.peekLast() != '(') {
                        char prev = ops.peekLast();
                        if (map.get(prev) >= map.get(c)) {
                            calc(nums, ops);
                        } else {
                            break;
                        }
                    }
                    ops.addLast(c);
                }
            }
        }
        // 将剩余的计算完
        while (!ops.isEmpty()) {
            calc(nums, ops);
        }
        return nums.peekLast();
    }

    public static void calc(Deque<Integer> nums, Deque<Character> ops) {
        if (nums.isEmpty() || nums.size() < 2) {
            return;
        }
        if (ops.isEmpty()) {
            return;
        }
        int b = nums.pollLast(), a = nums.pollLast();
        char op = ops.pollLast();
        int ans = 0;
        switch (op) {
            case '+':
                ans = a + b;
                break;
            case '-':
                ans = a - b;
                break;
            case '*':
                ans = a * b;
                break;
            case '/':
                ans = a / b;
            default:
                break;
        }
        nums.addLast(ans);
    }

    public static boolean isNumber(char c) {
        return Character.isDigit(c);
    }
}