Java字符串arrayList : Sorting the elements in descending order (like polynomials in math)

Question

我对编程还是很陌生，所以如果让你面对手掌，我很抱歉。

现在，我正尝试在 Java 中创建括号扩展器。现在的程序已经可以展开括号了，但是不能简化结果，因为项不是降序排列的。我知道您可以通过比较每个元素中包含的变量来尝试添加术语而不重新排序它们。但是，我希望程序像人一样“展示工作”，所以我需要按降序排列的术语。

为此，我想创建一个方法，在给定一个字符串 arrayList 的情况下，按照类似于数学中多项式的降序对元素进行重新排序。

如果任何变量有指数，则变量只是重复到指数的数量。例如:

X^2 = XX,
a^3 = aaa,
Z^5 = ZZZZZ

此外，不会有负指数或括号。所有元素都以 + 或 - 开头(之后没有其他运算符)。所有元素都有一个系数，即使它是 1。大写字母比小写字母具有更高的重要性，只有数字的元素应该重新定位到最后。

我忘记了它的数学词，但是这些术语应该按照 A 的兴趣排序，然后是 B 等等直到 Z，然后是 a、b、c、...等等。(我的意思是，术语大多数 A 排在第一位，B 第二位，C 第三位……直到 z)

应忽略系数和运算符。

例如，如果输入是这样的:

[-1b,+3XX,-4AA,+1aaa,+20CCa,-9ABa,-9ABaa,+20CCCa,+3BBX,+1aab,+10]

然后我希望该方法像这样返回 arrayList:

[-4AA,-9ABaa,-9ABa,+3BBX,+20CCCa,+20CCa,+3XX,+1aaa,+1aab,-1b,+10]

我被困在这里了。任何帮助将不胜感激。如果我没有足够清楚地描述我的问题，请告诉我。我会澄清的。

我相信 wolfram alpha 已经具有括号扩展功能。不过，我还是想做这个。

如果有人能帮我解决这个问题，那就太棒了。提前致谢!

Answer 1

您有几个挑战需要单独处理:

1. 如何将 -1b 之类的内容解析为我可以使用的格式？
2. 如何按自定义排序规则进行排序？

对于第一部分，您的规则定义非常明确，格式也非常简单。这很适合使用正则表达式来解析它:

Also, there will be no negative exponents nor parentheses. All elements have either + or - at the beginning(and no other operators after that). All elements have a coefficient, even if it is 1.

所以一个好的正则表达式格式可能是:

([-+]\d+)(\w+)?

这将导致两个“捕获组”。第一个是数字部分，第二个是(可选的)重复字符串部分。

将每个条目分解成这两个独立的部分后，很容易得出一组确定排序顺序的规则:

1. 如果都是数字(只有第一部分)，则按数字排序
2. 如果其中一个是数字，另一个是字母，则对数字进行排序。
3. 如果两者都有数字和字母，则仅使用普通字符串排序根据字母排序。

自定义排序的一种简单方法是编写一个自定义 Comparator 类，该类将用作 sort 函数的参数。结合上面提出的所有想法可能看起来像这样:

public class PolynomialComparator implements Comparator<String> {

    private static Pattern pattern = Pattern.compile("([-+]\\d+)(\\w+)?");

    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        if (s1 == null) throw new NullPointerException("s1");
        if (s2 == null) throw new NullPointerException("s2");

        int compare = 0;

        Matcher m1 = pattern.matcher(s1);
        Matcher m2 = pattern.matcher(s2);

        if (!m1.matches()) throw new IllegalArgumentException("Invalid Polynomial format: " + s1);
        if (!m2.matches()) throw new IllegalArgumentException("Invalid Polynomial format: " + s2);

        int n1 = Integer.parseInt(m1.group(1));
        int n2 = Integer.parseInt(m2.group(1));

        String p1 = m1.group(2);
        String p2 = m2.group(2);

        if (p1 == null && p2 == null) {  // Rule #1: just compare numbers
            compare = n2 - n1;
        } else if (p1 == null) {  // Rule #2: always sort number last
            compare = 1;
        } else if (p2 == null) {  // Rule #2: always sort non-number first
            compare = -1;
        } else {  // Rule #3: compare the letters
            compare = m1.group(2).compareTo(m2.group(2));
        }

        return compare;
    }
}

最后，为了将它们结合在一起，这是一个简单的程序，它使用此 Comparator 正确地对您提供的示例进行排序(除了您的第二个和第三个条目，我认为您的示例中是错误的):

public static void main(String args[]){
    String input = "[-1b,+3XX,-4AA,+1aaa,+20CCa,-9ABa,-9ABaa,+20CCCa,+3BBX,+1aab,+10]";
    String[] array = input.substring(1, input.length() - 1).split(",");
    Arrays.sort(array, new PolynomialComparator());
    System.out.println("[" + String.join(",", array) + "]");
}

OUTPUT: [-4AA,-9ABa,-9ABaa,+3BBX,+20CCCa,+20CCa,+3XX,+1aaa,+1aab,-1b,+10]

希望您能花一些时间浏览一下，并学习一些对您有所帮助的想法。干杯!