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
*/