给定一个化学式formula（作为字符串），返回每种原子的数量。

原子总是以一个大写字母开始，接着跟随0个或任意个小写字母，表示原子的名字。

如果数量大于 1，原子后会跟着数字表示原子的数量。如果数量等于 1 则不会跟数字。例如，H2O 和 H2O2 是可行的，但 H1O2 这个表达是不可行的。

两个化学式连在一起是新的化学式。例如 H2O2He3Mg4 也是化学式。

一个括号中的化学式和数字（可选择性添加）也是化学式。例如 (H2O2) 和 (H2O2)3 是化学式。

给定一个化学式 formula ，返回所有原子的数量。格式为：第一个（按字典序）原子的名字，跟着它的数量（如果数量大于 1），然后是第二个原子的名字（按字典序），跟着它的数量（如果数量大于 1），以此类推。

示例 1：

输入：formula = "H2O"
输出："H2O"
解释：
原子的数量是 {'H': 2, 'O': 1}。
示例 2：

输入：formula = "Mg(OH)2"
输出："H2MgO2"
解释：
原子的数量是 {'H': 2, 'Mg': 1, 'O': 2}。
示例 3：

输入：formula = "K4(ON(SO3)2)2"
输出："K4N2O14S4"
解释：
原子的数量是 {'K': 4, 'N': 2, 'O': 14, 'S': 4}。
示例 4：

输入：formula = "Be32"
输出："Be32"
 

提示：

1 <= formula.length <= 1000
formula 由小写英文字母、数字 '(' 和 ')' 组成。
formula 是有效的化学式。

链接：https://leetcode-cn.com/problems/number-of-atoms

#include <algorithm> // sort
#include "iostream"
#include "vector"
#include "unordered_map"
#include "stack"
using namespace std;

class Solution {
public:
    string countOfAtoms(string formula) {
        int i = 0, n = formula.length();

        auto parseAtom = [&]() -> string {
            string atom;
            atom += formula[i++]; // 扫描首字母
            while (i < n && islower(formula[i])) {
                atom += formula[i++]; // 扫描首字母后的小写字母
            }
            return atom;
        };

        auto parseNum = [&]() -> int {
            if (i == n || !isdigit(formula[i])) {
                return 1; // 不是数字，视作 1
            }
            int num = 0;
            while (i < n && isdigit(formula[i])) {
                num = num * 10 + int(formula[i++] - '0'); // 扫描数字
            }
            return num;
        };

        stack<unordered_map<string, int>> stk;
        stk.push({});
        while (i < n) {
            char ch = formula[i];
            if (ch == '(') {
                i++;
                stk.push({}); // 将一个空的哈希表压入栈中，准备统计括号内的原子数量
            } else if (ch == ')') {
                i++;
                int num = parseNum(); // 括号右侧数字

                auto atomNum = stk.top();
                stk.pop(); // 弹出括号内的原子数量

                for (auto &[atom, v] : atomNum) {
                    stk.top()[atom] += v * num; // 将括号内的原子数量乘上 num，加到上一层的原子数量中
                }
            } else {
                string atom = parseAtom();
                int num = parseNum();
                stk.top()[atom] += num; // 统计原子数量
            }
        }

        auto &atomNum = stk.top();
        vector<pair<string, int>> pairs;
        for (auto &[atom, v] : atomNum) {
            pairs.emplace_back(atom, v);
        }
        sort(pairs.begin(), pairs.end());

        string ans;
        for (auto &p : pairs) {
            ans += p.first;
            if (p.second > 1) {
                ans += to_string(p.second);
            }
        }
        return ans;
    }
};

int main() {
    string formula = "H2O";
    cout << Solution().countOfAtoms(formula) << endl;
}

 java的：

import java.util.*;

class Solution {
    int i, n;
    String formula;

    public String countOfAtoms(String formula) {
        this.i = 0;
        this.n = formula.length();
        this.formula = formula;

        Deque<Map<String, Integer>> stack = new LinkedList<>();
        stack.push(new HashMap<>());
        while (i < n) {
            char ch = formula.charAt(i);
            if (ch == '(') {
                i++;
                stack.push(new HashMap<>()); // 将一个空的哈希表压入栈中，准备统计括号内的原子数量
            } else if (ch == ')') {
                i++;
                int num = parseNum(); // 括号右侧数字
                Map<String, Integer> popMap = stack.pop(); // 弹出括号内的原子数量
                Map<String, Integer> topMap = stack.peek();
                for (Map.Entry<String, Integer> entry : popMap.entrySet()) {
                    String atom = entry.getKey();
                    int v = entry.getValue();
                    topMap.put(atom, topMap.getOrDefault(atom, 0) + v * num); // 将括号内的原子数量乘上 num，加到上一层的原子数量中
                }
            } else {
                String atom = parseAtom();
                int num = parseNum();
                Map<String, Integer> topMap = stack.peek();
                topMap.put(atom, topMap.getOrDefault(atom, 0) + num); // 统计原子数量
            }
        }

        Map<String, Integer> map = stack.pop();
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(map);

        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
            String atom = entry.getKey();
            int count = entry.getValue();
            sb.append(atom);
            if (count > 1) {
                sb.append(count);
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    public String parseAtom() {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(formula.charAt(i++)); // 扫描首字母
        while (i < n && Character.isLowerCase(formula.charAt(i))) {
            sb.append(formula.charAt(i++)); // 扫描首字母后的小写字母
        }
        return sb.toString();
    }

    public int parseNum() {
        if (i == n || !Character.isDigit(formula.charAt(i))) {
            return 1; // 不是数字，视作 1
        }
        int num = 0;
        while (i < n && Character.isDigit(formula.charAt(i))) {
            num = num * 10 + formula.charAt(i++) - '0'; // 扫描数字
        }
        return num;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String formulaOne = "Mg(OH)2";
        System.out.println(new Solution().countOfAtoms(formulaOne));
    }
}