波兰表达式求值

news2024/11/15 6:54:09

在这里插入图片描述

from operator import add, sub, mul

def div(x, y):
    # 使用整数除法的向零取整方式
    return int(x / y) if x * y > 0 else -(abs(x) // abs(y))

class Solution(object):
    op_map = {'+': add, '-': sub, '*': mul, '/': div}
    
    def evalRPN(self, tokens: List[str]) -> int:
        stack = []
        for token in tokens:
            if token not in {'+', '-', '*', '/'}:
                stack.append(int(token))
            else:
                op2 = stack.pop()
                op1 = stack.pop()
                stack.append(self.op_map[token](op1, op2))  # 第一个出来的在运算符后面
        return stack.pop()

这段代码实现了一个逆波兰式(Reverse Polish Notation, RPN)表达式求值的功能。下面对每部分进行详细解释:

  1. 导入操作符

    from operator import add, sub, mul
    

    引入了 add(加法)、sub(减法)和 mul(乘法)这三个操作符。

  2. 定义了整数除法的自定义函数

    def div(x, y):
        return int(x / y) if x * y > 0 else -(abs(x) // abs(y))
    

    这个函数用于处理除法运算,采用了向零取整的方式。它判断两个操作数 xy 的符号:

    • 如果同号,就使用普通的整除。
    • 如果异号,就使用绝对值整除后取负,确保结果向零取整。
  3. 定义了 Solution

    class Solution(object):
        op_map = {'+': add, '-': sub, '*': mul, '/': div}
    

    这个类中包含一个字典 op_map,用于将操作符字符串(如 '+')映射到对应的操作符函数。

  4. 实现了 evalRPN 方法

    def evalRPN(self, tokens: List[str]) -> int:
        stack = []
        for token in tokens:
            if token not in {'+', '-', '*', '/'}:
                stack.append(int(token))
            else:
                op2 = stack.pop()
                op1 = stack.pop()
                stack.append(self.op_map[token](op1, op2))
        return stack.pop()
    

    这个方法的功能是计算给定的逆波兰式表达式:

    • 使用一个栈 stack 来存储操作数。
    • 遍历输入的 tokens 列表,如果当前 token 是数字,则将其入栈;如果是运算符,则从栈中弹出两个操作数,进行运算,然后将结果再入栈。
    • 最终返回栈顶元素,即结果。

总的来说,这段代码通过使用栈结构实现了对逆波兰表达式的求值,其中支持加法、减法、乘法和自定义的向零取整除法。
在这段代码中,对于异号除法使用 -(abs(x) // abs(y)) 是为了确保结果向零取整,即符合一般的数学约定。这里详细解释一下原因:

整数除法的特性

  1. 向下取整(使用 //):

    • Python 的整数除法(//)会返回向下取整的结果。这意味着对于负数结果,得到的将是更小的整数(例如 -2.3 会被向下取整为 -3)。
  2. 向零取整

    • 向零取整的意思是:如果结果为负,取大于等于该小数的最大整数。

具体的处理

对于异号的情况:

  • 例子7 / -3 计算:
    • 直接用整除实际上会得到int(7 / -3) = int(-2.333...) = -3(向下取整)。
    • 但我们希望得到-2(向零取整)。

为了达到这个目的,使用了 -(abs(x) // abs(y))

  • abs(x)abs(y) 确保了计算是以正数进行的。
  • // 进行整除(向下取整),结果是 2
  • 最后,取负号,得到 -2,即向零取整。

总结

所以,针对异号的情况,使用 -(abs(x) // abs(y)) 是为了确保结果向零取整,而不是向下取整,从而得到符合期望的整数结果。

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