數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):Expression Tree

Expression Tree即表達(dá)式樹靴拱,專門用于計算表達(dá)式。例如猾普,3-(4+5)袜炕,轉(zhuǎn)化成list形式,即['3','-','(','4','+','5',')']初家,其表達(dá)式樹為:
-
/
3 +
/
4 5
這樣安排的好處是偎窘,這棵樹的后續(xù)遍歷就是逆波蘭表達(dá)式,即[3,4,5,+,-]溜在。由逆波蘭表達(dá)式即可進行計算陌知。
表達(dá)式樹的關(guān)鍵在于生成,生成是根據(jù)優(yōu)先度來決定的掖肋。對于普通的加減乘除表達(dá)式仆葡,有以下規(guī)定:

  1. 數(shù)字的優(yōu)先度是最大的;
  2. +-優(yōu)先度為+1
  3. */優(yōu)先度為+2
  4. 遇到'('志笼,優(yōu)先度+10浙芙;遇到')',優(yōu)先度減10
    則例子中的優(yōu)先度list是[max, 1, max, 11, max]籽腕。把括號從計算當(dāng)中去除嗡呼。
    那么,相當(dāng)于把表達(dá)式轉(zhuǎn)換成為了一個最小樹皇耗,優(yōu)先度最小的在上面南窗,優(yōu)先度最大的數(shù)字在葉子節(jié)點上。
    而對于生成最大/最小樹郎楼,有一個很優(yōu)雅的解法:
  5. 新建一個stk万伤,然后對優(yōu)先度list遍歷;
  6. 對于一個元素n呜袁,每當(dāng)stk之前的元素比其大敌买,就將其作為n的左子樹,直至stk為空阶界,或者遇到一個比n小的元素虹钮,此時就把n作為其右子樹;
  7. 直至遍歷結(jié)束膘融,返回stk[0]即可芙粱。
    要實現(xiàn)“一條龍服務(wù)”,需要以下功能:
  8. 從字符串表達(dá)式到表達(dá)式的list形式氧映;T:O(n) S:O(n)
  9. 從表達(dá)式list到表達(dá)式樹春畔;T:O(n) S:O(n)
  10. 對表達(dá)式樹后序遍歷獲得逆波蘭表達(dá)式;T:O(n) S:O(n)
  11. 對逆波蘭表達(dá)式進行計算。T:O(n) S:O(n)
    總體復(fù)雜度T:O(n) S:O(n)律姨。雖然有點長振峻,但是解決了不少表達(dá)式計算的問題。代碼如下:
class MyTreeNode:
    def __init__(self, val, s):
        self.left = None
        self.right = None
        self.val = val
        self.s = s

maxint = 0x7fffffff
class ExpressionTree:
    # convert the str expression to the list form
    def convert(self, s):
        if not s:
            return []
        ret = []
        i = 0
        while i < len(s):
            if s[i] in ['+','-','*','/','(',')']:
                ret.append(s[i])
                i += 1
            else:
                j = i
                while j < len(s) and s[j] not in ['+','-','*','/','(',')']:
                    j += 1
                ret.append(s[i:j])
                i = j
        return ret

    # build theexpression tree using the expression list
    def build(self, expression):
        # writeyour code here
        return self.create_tree(expression)

    # calculate theexpression value using the expression tree
    def calculate(self, node):
        exp = []
        self.postOrder(node, exp)
        operands, operators= [], []
        for i in range(len(exp)):
            if exp[i] in ['+', '-', '*', '/']:
                operators.append(exp[i])
                self.compute(operands, operators)
            else:
                operands.append(float(exp[i]))
        return operands[0] if len(operands) > 0 else 0

    def compute(self, operands, operators):
        right, left = operands.pop(), operands.pop()
        op = operators.pop()
        if op == '+':
            operands.append(left + right)
        elif op == '-':
            operands.append(left - right)
        elif op == '*':
            operands.append(left * right)
        elif op == '/':
            operands.append(left / right)

    def get_val(self, a, base):
        if a == '+' or a == '-':
            if base == maxint:
                return base
            return 1 + base
        if a == '*' or a == '/':
            if base == maxint:
                return base
            return 2 + base
        return maxint

    def create_tree(self, expression):
        stack = []
        base = 0
        for i in range(len(expression)):
            if expression[i] == '(':
                if base != maxint:
                    base += 10
                continue
            elif expression[i]== ')':
                if base != maxint:
                    base -= 10
                continue
            val = self.get_val(expression[i], base)

            node = MyTreeNode(val, expression[i])
            while stack and val <= stack[-1].val:
                node.left = stack.pop()
            if stack:
                stack[-1].right = node
            stack.append(node)
        if not stack:
            return None
        return stack[0]

    def postOrder(self, node, exp):
        if not node:
            return
        self.postOrder(node.left, exp)
        self.postOrder(node.right, exp)
        exp.append(node.s)

    def oneStepCalculate(self, s):
        if not s:
            return 0
        exp = self.convert(s)
        n = self.build(exp)
        return self.calculate(n) 

if __name__ == "__main__":
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("3/5+1.4*6"))
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("1+(2*(4-6))"))
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("5/(2+(3*(4/3)))"))
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("1/(2+3)+(5+(6-8))"))
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("1"))
print(ExpressionTree().oneStepCalculate("1+1"))
最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末择份,一起剝皮案震驚了整個濱河市铺韧,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌缓淹,老刑警劉巖哈打,帶你破解...
    沈念sama閱讀 217,826評論 6 506
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件,死亡現(xiàn)場離奇詭異讯壶,居然都是意外死亡料仗,警方通過查閱死者的電腦和手機,發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 92,968評論 3 395
  • 文/潘曉璐 我一進店門伏蚊,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來立轧,“玉大人,你說我怎么就攤上這事躏吊》崭模” “怎么了?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 164,234評論 0 354
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵比伏,是天一觀的道長胜卤。 經(jīng)常有香客問我,道長赁项,這世上最難降的妖魔是什么葛躏? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 58,562評論 1 293
  • 正文 為了忘掉前任,我火速辦了婚禮悠菜,結(jié)果婚禮上舰攒,老公的妹妹穿的比我還像新娘。我一直安慰自己悔醋,他們只是感情好摩窃,可當(dāng)我...
    茶點故事閱讀 67,611評論 6 392
  • 文/花漫 我一把揭開白布。 她就那樣靜靜地躺著芬骄,像睡著了一般猾愿。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上德玫,一...
    開封第一講書人閱讀 51,482評論 1 302
  • 那天匪蟀,我揣著相機與錄音,去河邊找鬼宰僧。 笑死,一個胖子當(dāng)著我的面吹牛,可吹牛的內(nèi)容都是我干的琴儿。 我是一名探鬼主播段化,決...
    沈念sama閱讀 40,271評論 3 418
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼造成!你這毒婦竟也來了显熏?” 一聲冷哼從身側(cè)響起,我...
    開封第一講書人閱讀 39,166評論 0 276
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤晒屎,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎喘蟆,沒想到半個月后,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體鼓鲁,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 45,608評論 1 314
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡蕴轨,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 37,814評論 3 336
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了骇吭。 大學(xué)時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片橙弱。...
    茶點故事閱讀 39,926評論 1 348
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡,死狀恐怖燥狰,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出棘脐,到底是詐尸還是另有隱情,我是刑警寧澤龙致,帶...
    沈念sama閱讀 35,644評論 5 346
  • 正文 年R本政府宣布蛀缝,位于F島的核電站,受9級特大地震影響目代,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏内斯。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 41,249評論 3 329
  • 文/蒙蒙 一像啼、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望俘闯。 院中可真熱鬧,春花似錦忽冻、人聲如沸真朗。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 31,866評論 0 22
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽遮婶。三九已至,卻和暖如春湖笨,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間旗扑,已是汗流浹背。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,991評論 1 269
  • 我被黑心中介騙來泰國打工慈省, 沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留臀防,地道東北人。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 48,063評論 3 370
  • 正文 我出身青樓,卻偏偏與公主長得像袱衷,于是被迫代替她去往敵國和親捎废。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點故事閱讀 44,871評論 2 354

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容

  • 第一章 緒論 什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)致燥? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相互之間存在一種或多種特定關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合登疗。 第二章...
    SeanCheney閱讀 5,771評論 0 19
  • 背景 一年多以前我在知乎上答了有關(guān)LeetCode的問題, 分享了一些自己做題目的經(jīng)驗。 張土汪:刷leetcod...
    土汪閱讀 12,744評論 0 33
  • A application [??pl?'ke??(?)n]應(yīng)用程式 應(yīng)用嫌蚤、應(yīng)用程序application fra...
    朱曉曉的技術(shù)博客閱讀 980評論 0 2
  • 安裝 FFMPEG 如果終端下載失敗的話辐益,可以直接在瀏覽器下載,或者可以到網(wǎng)盤中的模塊文件夾中下載脱吱,將下載下來的文...
    牽線小丑閱讀 1,337評論 0 0
  • 今天星期天智政,在家休息了一天,感覺什么也沒干急凰,一天就這樣過去了女仰。下午又下了大雨,所幸傍晚雨停了抡锈,就出去透透...
    發(fā)光的樹閱讀 162評論 0 0