java实现的带括号的计算器

package com.ch.util;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.Stack;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Calculate {

private static List<String> sysboList=new ArrayList<String>(){{
this.add("+");
this.add("-");
this.add("*");
this.add("/");
this.add("%");
this.add("=");
}};
private static Pattern p1 = Pattern.compile("(^[0-9]{1,9}[.][0-9]{1,2}$)|(^[0-9]{1,11}$)");
public static BigDecimal result(String numstr){
//先把括号中的值给算出来然后替换，找的括号是最小范围的
//最后一个'('出现的位置 到 第一个')'出现的位置
StringBuffer sb=new StringBuffer(numstr.replaceAll("\\s*|\t|\r|\n", ""));
if(isStandard(sb.toString())){
String rs=bracketsString(sb);
while(rs!=null){
BigDecimal calBracketsValue = calBracketsValue(rs+"=");
sb.replace(sb.indexOf("@"), sb.indexOf("@")+1, calBracketsValue.toString());
rs=bracketsString(sb);
}
return calBracketsValue(sb.toString()+"=");
}
return new BigDecimal("0");
}

public static String bracketsString(StringBuffer str){
int leftBracketsPoint=-1;
int rightBracketsPoint=-1;
if(str.lastIndexOf("(") >=0 && str.indexOf(")") >=0){
leftBracketsPoint=str.lastIndexOf("(");
rightBracketsPoint=str.indexOf(")");
}else if(str.lastIndexOf("[") >=0 && str.indexOf("]") >=0){
leftBracketsPoint=str.lastIndexOf("[");
rightBracketsPoint=str.indexOf("]");
}else if(str.lastIndexOf("{") >=0 && str.indexOf("}") >=0){
leftBracketsPoint=str.lastIndexOf("{");
rightBracketsPoint=str.indexOf("}");
}else{
return null;
}
String res= str.substring(leftBracketsPoint+1,rightBracketsPoint);
str.replace(leftBracketsPoint, rightBracketsPoint+1, "@");
return res;
}

//计算括号中的表达式的值
public static BigDecimal calBracketsValue(String numStr){
Stack<BigDecimal> numStack=new Stack<BigDecimal>();//数字栈
Stack<String> sysmboStack=new Stack<String>();//符号栈
int lastSysboPoint=0;//上一次非数字出现的位置
for(int i=0;i<numStr.length();i++){
String ch=numStr.charAt(i)+"";
if(sysboList.contains(ch)){
//开始计算入栈
//先把前面的数字入栈 1+1*1=
String num=numStr.substring(lastSysboPoint,i);
numStack.push(new BigDecimal(num));

while(!sysmboStack.isEmpty() && !comparePri(ch.charAt(0),sysmboStack.peek().charAt(0))){//如果符号栈不为空，就把前一个符号拿出来和现在的符号做优先级对比
BigDecimal num2=numStack.pop();
BigDecimal num1=numStack.pop();
String sysboTemp=sysmboStack.pop();
if(sysboTemp.equals("+")){
numStack.push(num1.add(num2));
}else if(sysboTemp.equals("-")){
numStack.push(num1.subtract(num2));
}else if(sysboTemp.equals("*")){
numStack.push(num1.multiply(num2));
}else if(sysboTemp.equals("/")){
numStack.push(num1.divide(num2,10,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN));
}else if(sysboTemp.equals("%")){
numStack.push(num1.divideAndRemainder(num2)[1]);
}
}
sysmboStack.push(ch);
lastSysboPoint=i+1;
}
}
return numStack.pop();
}
private static boolean comparePri(char symbol,char top) {
if (top == '(') {
return true;
}
// 比较优先级
switch (symbol) {
case '(': // 优先级最高
return true;
case '*': {
if (top == '+' || top == '-') // 优先级比+和-高
return true;
else
return false;
}
case '/': {
if (top == '+' || top == '-') // 优先级比+和-高
return true;
else
return false;
}

case '%': {
if (top == '+' || top == '-') // 优先级比+和-高
return true;
else
return false;
}

case '+':
return false;
case '-':
return false;
case ')': // 优先级最低
return false;
case '=': // 结束符
return false;
default:
break;
}
return true;
}

private static boolean isNumber(String num){
Matcher m1 = p1.matcher("123");
return m1.matches();
}
private static boolean isStandard(String numStr) {
if (numStr == null || numStr.isEmpty()) // 表达式不能为空
return false;
Stack<Character> stack = new Stack<Character>(); // 用来保存括号，检查左右括号是否匹配
boolean b = false; // 用来标记'='符号是否存在多个
for (int i = 0; i < numStr.length(); i++) {
char n = numStr.charAt(i);
// 判断字符是否合法
if (!(isNumber(n+"") || "(".equals(n + "") || ")".equals(n + "")
|| "+".equals(n + "") || "-".equals(n + "")
|| "*".equals(n + "") || "/".equals(n + "")
|| "=".equals(n + ""))) {
return false;
}
// 将左括号压栈，用来给后面的右括号进行匹配
if ("(".equals(n + "")) {
stack.push(n);
}
if (")".equals(n + "")) { // 匹配括号
if (stack.isEmpty() || !"(".equals((char) stack.pop() + "")) // 括号是否匹配
return false;
}
// 检查是否有多个'='号
if ("=".equals(n + "")) {
if (b)
return false;
b = true;
}
}
// 可能会有缺少右括号的情况
if (!stack.isEmpty())
return false;
return true;
}


public static String random(int p){
StringBuffer sb = new StringBuffer();
List<Integer> randomList=new ArrayList<Integer>(){{
for(int i=0;i<=9;i++){
add(i);
}
}};
for(int i=1;i<=p;i++){
Random r = new Random();
int rm = r.nextInt(randomList.size()-Math.abs((i%10-1)))+1;
int q =randomList.get(rm-1);
if(i==1 && q==0){//第一位不能是0
i--;
continue;
}
randomList.add(q);
randomList.remove(rm-1);
sb.append(q+"");
}
return sb.toString();
}

public static void main(String[] args) {
System.out.println(result("{[1+1]}"));
}
}