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import java.util.List;
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import java.util.Random;
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/**
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* 负责添加幂运算
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*/
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public class PowerManager {
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private static final Random RANDOM = new Random();
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// 普通幂运算
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public String addPowerOperations(String expression, List<Integer> numPositions) {
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if (numPositions.isEmpty()) return expression;
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String[] tokens = expression.split(" ");
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int targetIndex = chooseTargetIndex(tokens, numPositions, null);
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if (targetIndex != -1) {
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tokens[targetIndex] = applyPower(tokens[targetIndex], tokens, targetIndex);
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}
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return String.join(" ", tokens);
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}
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// 避免加在 trig 已占用的位置,同时避免加在运算符右边
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public String addPowerOperationsAvoid(String expression, List<Integer> numPositions, List<Integer> trigPositions) {
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if (numPositions.isEmpty()) return expression;
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||||
String[] tokens = expression.split(" ");
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||||
int targetIndex = chooseTargetIndex(tokens, numPositions, trigPositions);
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||||
if (targetIndex != -1) {
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||||
tokens[targetIndex] = applyPower(tokens[targetIndex], tokens, targetIndex);
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}
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return String.join(" ", tokens);
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}
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// 选择合适的位置加幂运算
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private int chooseTargetIndex(String[] tokens, List<Integer> numPositions, List<Integer> avoidPositions) {
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for (int tries = 0; tries < 20; tries++) {
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int idx = numPositions.get(RANDOM.nextInt(numPositions.size()));
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if ((avoidPositions == null || !avoidPositions.contains(idx)) && canApplyPower(tokens, idx)) {
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return idx;
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}
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}
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return -1;
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}
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// 检查该位置是否可以加幂运算
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private boolean canApplyPower(String[] tokens, int index) {
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if (!isNumber(tokens[index])) return false;
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if (tokens[index].contains("^") || tokens[index].contains("√")) return false; // 避免重复幂运算
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// 不能加在运算符右边
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if (index > 0) {
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String prev = tokens[index - 1];
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if (prev.equals("/") || prev.equals("*") || prev.equals("+") || prev.equals("-")) {
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return false;
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}
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}
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return true;
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}
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// 应用平方或开方(根号放左括号左侧,平方放右括号右侧)
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private String applyPower(String token, String[] tokens, int index) {
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boolean useSqrt = RANDOM.nextBoolean();
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if (useSqrt) {
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// 根号放在左括号左侧,如果前面是左括号,则放在括号左边
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if (index > 0 && tokens[index - 1].equals(")")) {
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return "√" + token; // 特殊情况,仍然放数字前
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}
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if (index > 0 && tokens[index - 1].equals("(")) {
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return "√" + token;
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}
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return "√" + token;
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} else {
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// 平方放在右括号右侧,如果后面是右括号,则放在括号右边
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if (index < tokens.length - 1 && tokens[index + 1].equals(")")) {
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return token + "^2";
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}
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return token + "^2";
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}
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}
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private boolean isNumber(String token) {
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try {
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Integer.parseInt(token);
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return true;
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} catch (NumberFormatException e) {
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return false;
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}
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}
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}
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import java.util.List;
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Random;
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public class PowerManager {
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private static final Random RANDOM = new Random();
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//添加一次幂运算,30%概率再加一次
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public String addPowerOperations(String expression, List<Integer> numPositions,
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List<Integer> trigPositions) {
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if (numPositions.isEmpty()) {
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return expression;
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}
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String[] tokens = expression.split(" ");
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addOnePower(tokens, numPositions, trigPositions);
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if (RANDOM.nextDouble() < 0.3) {
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addOnePower(tokens, numPositions, trigPositions);
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}
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return String.join(" ", tokens);
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}
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// 添加一次幂运算,平方/根号各50%
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private void addOnePower(String[] tokens, List<Integer> numPositions, List<Integer> trigPositions) {
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if (RANDOM.nextBoolean()) {
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tryAddSquare(tokens, numPositions, trigPositions);
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} else {
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tryAddSqrt(tokens, numPositions, trigPositions);
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}
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}
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// 添加平方
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private void tryAddSquare(String[] tokens, List<Integer> numPositions,
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List<Integer> trigPositions) {
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int target = chooseTargetIndex(tokens, numPositions, trigPositions, true);
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if (target != -1) {
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tokens[target] = tokens[target] + "^2";
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}
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}
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||||
// 添加根号
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private void tryAddSqrt(String[] tokens, List<Integer> numPositions,
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List<Integer> trigPositions) {
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||||
int target = chooseTargetIndex(tokens, numPositions, trigPositions, false);
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||||
if (target != -1) {
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tokens[target] = "√" + tokens[target];
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}
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}
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// 选择可插入位置
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private int chooseTargetIndex(String[] tokens, List<Integer> numPositions,
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List<Integer> trigPositions, boolean isSquare) {
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List<Integer> candidates = new ArrayList<>();
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for (int idx : numPositions) {
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String token = tokens[idx];
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// 避免 trig 位置
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if (trigPositions != null && trigPositions.contains(idx)) {
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continue;
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}
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// 不能已有运算
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if (token.contains("^") || token.contains("√")) {
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continue;
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}
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// 括号匹配检查
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if ((token.equals("(") || token.equals(")")) && !checkParenCanAdd(tokens, idx, isSquare)) {
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continue;
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}
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// 根号/平方合法性
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if (isSquare) {
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if (isNumber(token) || token.equals(")")) {
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candidates.add(idx);
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}
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}
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||||
if (!isSquare) {
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||||
if (isNumber(token) || token.equals("(")) {
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||||
candidates.add(idx);
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}
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}
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}
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||||
if (candidates.isEmpty()) {
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return -1;
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}
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return candidates.get(RANDOM.nextInt(candidates.size()));
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}
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// 检查括号匹配另一侧是否可以加运算
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private boolean checkParenCanAdd(String[] tokens, int index, boolean isSquare) {
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int match = findMatchingParen(tokens, index);
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if (match == -1) {
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return false;
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}
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// 检查匹配括号是否已加运算
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if (tokens[match].contains("^") || tokens[match].contains("√")) {
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return false;
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}
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// 左括号只能加根号,右括号只能加平方
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if (isSquare && tokens[index].equals("(")) {
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return false;
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}
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return isSquare || !tokens[index].equals(")");
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}
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// 找匹配括号
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private int findMatchingParen(String[] tokens, int index) {
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if (tokens[index].equals("(")) {
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int depth = 0;
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for (int i = index; i < tokens.length; i++) {
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if (tokens[i].equals("(")) {
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depth++;
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} else if (tokens[i].equals(")")) {
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depth--;
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if (depth == 0) {
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return i;
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}
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}
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}
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} else if (tokens[index].equals(")")) {
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int depth = 0;
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||||
for (int i = index; i >= 0; i--) {
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if (tokens[i].equals(")")) {
|
||||
depth++;
|
||||
} else if (tokens[i].equals("(")) {
|
||||
depth--;
|
||||
if (depth == 0) {
|
||||
return i;
|
||||
}
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||||
}
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||||
}
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||||
}
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||||
return -1;
|
||||
}
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||||
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||||
private boolean isNumber(String token) {
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try {
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||||
Integer.parseInt(token);
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return true;
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} catch (NumberFormatException e) {
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return false;
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}
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}
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}
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