Calculadora em Java com base apenas no nível 10 JavaRush (desafio 3Kyu no CodeWars)

Outro artigo sobre minhas aventuras no CodeWars. Para isso implementamos a funcionalidade de uma calculadora elementar: Crie uma calculadora simples que forneça uma string de operadores (), +, -, *, / . Eu tenho apenas mais de 10 níveis de JavaRush em meu currículo, então o código é bastante complicado, mas funciona perfeitamente. A tarefa, como você deve ter notado, é do site CodeWars . Sua classificação é 3kyu . Posso te passar o link por mensagem privada. Aqui está uma lista parcial de métodos e processos que me ajudaram:

1. Recursão. O processo no qual um método chama a si mesmo (utilizando-o pela primeira vez :)) é necessário neste caso para se livrar dos parênteses.
2. Métodos String'a trim(), split(), substring(), replace().
3. Métodos básicos de coleta List.
4. Bem como conversão Doublede tipo de Stringe para.

Em princípio, isso é suficiente. Antes de passar para o código em si, contarei quais armadilhas encontrei. Na maioria das vezes essa é a ordem em que os cálculos são realizados, a princípio fiz um esquema padrão * > / > + > -, mas percebi que, por exemplo, com esta opção: 12/6 * 32/2, o programa primeiro fará a multiplicação ( 6*32) e tudo vai piorar, então a ordem ficou assim: * > / > + > -. Depois de mais algumas horas, encontrei a pedra maior - -. Em diferentes posições e com diferentes combinações, ele mudou TUDO . (Isso é, claro, culpa minha, porque, por exemplo: -34, não está em uma célula da lista, mas em duas: em uma, - na outra, 34). Por conta disso, tivemos que escrever 2 lógicas adicionais nos cálculos com -, em geral, você verá isso no código. Peço desculpas pelos comentários desnecessários no código, queria revelar ao máximo minha linha de pensamento e explicar o que está acontecendo lá.

import java.util.*;

public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        String num = "2 / ( ( 2 + 0 ) * 1 ) - 6";
        System.out.println(evaluate(num));
    }

    public static Double evaluate(String expression) {

//  Этап 1
//  На данном этапе преобразуем нашу строку в список строк, через совмещение цикла for-each и метода split(),
//  также используем метод trim(), чтобы избавиться от пробелов по краям.
//  Обратите внимание, что каждым вторым элиментом я добавляю " ". Для того, чтобы потом мне было легче работать со строкой

        List<string> strList = new ArrayList<>();
        for (String listElement : expression.trim().split(" ")) {
            strList.add(listElement);
            strList.add(" ");
        }
        strList.remove(strList.size() - 1);
//        for (String x : strList) System.out.print(x + "");
//        System.out.println();
//        После того, How дочитаете code до конца, расскоментируйте две верхние строчки
//        и посмотрите How работает рекрусия

//  Этап 2
//  Производим поиск символа "(" в списке если находим, то преобразуем все символы от '(' до последнего ')' в строку.
//  Надо быть внимательными и проверить на случай двух контрукций: 1) (())  2) ()().
//  P.S. После получения строки мы используем РЕКУРСИЮ (метод вызывает сам себя). Таким образом будем находить произведение скобок.

        if (strList.indexOf("(") != -1) {
//          Если "(" обнаружен, ищем подходящую конструкцию используя цикл.

            for (int i = strList.indexOf("(") + 1; i < strList.size() - 1; i++) {
//
//              Конструкция 1: первым элиментом, который мы отыскали были вторые "("
                String recursion = "";
                if (strList.get(i).equals("(")) {
                    for (int j = i; j < strList.lastIndexOf(")"); j++) {
                        recursion += strList.get(j);
                    }
                    // сверху считывали последовательность находящуюся в скобках (()) До lastIndex element
                    String test = expression.substring(expression.indexOf("("), expression.lastIndexOf(")") + 1);
                    // test - последовательность How и сверху, но с добавлением скобок по краям

                    // т.к. наш метод evaluate() возвращает Double, мы должны преобразовать результат рекрусии в String;
                    String testRecursion = String.valueOf(evaluate(recursion));
                    expression = expression.replace(test, testRecursion);
                    // преобразовали нашу строку с использование рекруси. Избавorсь от первых скобок
                    strList.removeAll(strList);
                    for (String newElement : expression.trim().split(" ")) {
                        strList.add(newElement);
                        strList.add(" ");
                    }
                    // Тут очищаем наш список и сново его заполняем (но уже раскрыв первые скобки)
                }

//                Конструкция 2: первым элиментом, который мы отыскали был  ")"
                String recursion2 = "";
                if (strList.get(i).equals(")")) {

                    for (int j = strList.indexOf("(") + 1; j < strList.indexOf(")"); j++) {
                        recursion2 += strList.get(j);
                    }
                    String test2 = expression.substring(expression.indexOf("("), expression.lastIndexOf(")") + 1);
                    String testRecursion2 = String.valueOf(evaluate(recursion2));
                    expression = expression.replace(test2, testRecursion2);
                    for (String newElement : expression.trim().split(" ")) {
                        strList.add(newElement);
                        strList.add(" ");
                    }
                    // Тут повторor тот же алгоритм, что и в первой конструкции
                }
            }
        }

//  Этап 3
//  Заключительный этап на котором мы будем реализовывать сами вычесления (*/-+)
//  Всю реализацию помещаем в цикл while ( который прекратиться, если все действия будут выполнены (соответственно в списке останется 1 элемент)).
//  Внимательно посмотрите на порядок операций: 1)/ 2)* 3)- 4)+

//        System.out.println(expression + "-------expression-");
//        System.out.println();
        // создаем очередной список для реализации вычеслений, на этот раз без добавления " ".
        List<string> stringList2 = new ArrayList<>();
        for (String element : expression.trim().split(" ")) {
            stringList2.add(element);
        }


        while (stringList2.size() != 0) {
//          работаем со списком: глубоком этапе рекрусии обрабатываем:  (2+0)
//          на среднем: 1 * 1  "or вот этой части уравнения "( ( 2 + 0 ) * 1 ) "
//          Посмтортите сами
//            for (String x : stringList2) System.out.print(x );
//            System.out.println();

            // наш Double :) Также стоит обратить внимание, что для получения класса обертки мы используем не
            // Double.parseDouble() а Double.valueOf()
             Double result = 0d;

//  Сами алгоритмы вычеслений, впринципе понятны, поэтому не буду их комментировать.
//  Однако обратите внимание на очередность, особенно при вычетании (там instead of 1 условия, 3)
//  Если что в комментариях под постом немного объясню, если кто-нибудь дочитает до сюда и у него будет желание)
            if (stringList2.indexOf("/") != -1) {
                int index = stringList2.indexOf("/");
                result = Double.valueOf(stringList2.get(index - 1)) / Double.valueOf(stringList2.get(index + 1));
                stringList2.add(index - 1, String.valueOf(result));
                stringList2.remove(index + 2);
                stringList2.remove(index + 1);
                stringList2.remove(index);
            }
            else if (stringList2.indexOf("*") != -1) {
                int index = stringList2.indexOf("*");
                result = Double.valueOf(stringList2.get(index - 1)) * Double.valueOf(stringList2.get(index + 1));
                stringList2.add(index - 1, String.valueOf(result));
                stringList2.remove(index + 2);
                stringList2.remove(index + 1);
                stringList2.remove(index);
            }
            else if (stringList2.indexOf("-") != -1) {
                int index = stringList2.indexOf("-");
                int lastIndex = stringList2.lastIndexOf("-");
                if (index == 0) {
                    result = 0.0 - Double.valueOf(stringList2.get(index + 1));
                    stringList2.add(0, String.valueOf(result));
                    stringList2.remove(2);
                    stringList2.remove(1);
                }
                else if ((lastIndex-2>0) && (stringList2.get(lastIndex-2).equals("-"))){
                    result = Double.valueOf(stringList2.get(lastIndex + 1)) + Double.valueOf(stringList2.get(lastIndex - 1));
                    stringList2.add(lastIndex - 1, String.valueOf(result));
                    stringList2.remove(lastIndex + 2);
                    stringList2.remove(lastIndex + 1);
                    stringList2.remove(lastIndex);
                }
                else {
                    result = Double.valueOf(stringList2.get(index - 1)) - Double.valueOf(stringList2.get(index + 1));
                    stringList2.add(index - 1, String.valueOf(result));
                    stringList2.remove(index + 2);
                    stringList2.remove(index + 1);
                    stringList2.remove(index);
                }
            }
            else if (stringList2.indexOf("+") != -1) {
                int index = stringList2.indexOf("+");
                result = Double.valueOf(stringList2.get(index - 1)) + Double.valueOf(stringList2.get(index + 1));
                stringList2.add(index - 1, String.valueOf(result));
                stringList2.remove(index + 2);
                stringList2.remove(index + 1);
                stringList2.remove(index);
            }

            // Вот тут все немного коряво. (На всякий случий проверял отсутствие (*/+-))
            if ((stringList2.indexOf("*") == -1) && (stringList2.indexOf("/") == -1) && (stringList2.indexOf("+") == -1) && (stringList2.indexOf("-") == -1)) {
                return result;
            }
        }
        return Double.valueOf(stringList2.get(0));
    }
}
</string></string>

Obrigado a todos que leram e deixaram comentários) Se houver algum comentário, e provavelmente há, ficarei feliz em ouvi-lo)