解决后缀表达式解析器返回错误答案的问题

心靈之曲
发布: 2025-07-29 16:26:01
原创
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解决后缀表达式解析器返回错误答案的问题

本文旨在帮助开发者调试和修复后缀表达式(也称为逆波兰表示法)的解析器。通过分析一个存在问题的 Python 实现,我们将深入了解如何正确地进行词法分析、语法解析,并最终得到正确的计算结果。文章将提供修改后的代码示例,并详细解释了修正的思路和关键步骤,确保读者能够理解并应用到自己的项目中。

后缀表达式的解析需要特别注意运算符和操作数的处理顺序。在提供的原始代码中,parse_expression 函数存在逻辑错误,导致解析顺序不正确,从而产生错误的解析结果和计算结果。关键问题在于后缀表达式的解析是从左到右读取,遇到操作符时,需要将之前的两个操作数取出进行计算。原始代码中 right 和 left 的赋值顺序反了。

下面是修正后的代码:

import re

token_patterns = [
    ('OPERATOR', r'[+\-*/]'),
    ('NUMBER', r'\d+'),
    ('WHITESPACE', r'\s+'),
]

def tokenize(source_code):
    tokens = []
    source_code = source_code.strip()

    while source_code:
        matched = False

        for token_type, pattern in token_patterns:
            match = re.match(pattern, source_code)
            if match:
                value = match.group(0)
                tokens.append((token_type, value))
                source_code = source_code[len(value):].lstrip()
                matched = True
                break

        if not matched:
            raise ValueError(f"Invalid character in source code: {source_code[0]}")

    return tokens

def parse_expression(tokens):
    stack = []
    for token_type, value in tokens:
        if token_type == 'NUMBER':
            stack.append(int(value))
        elif token_type == 'OPERATOR':
            if len(stack) < 2:
                raise ValueError("Not enough operands for operator")
            right = stack.pop()
            left = stack.pop()
            stack.append((value, left, right))
        else:
            raise ValueError(f"Unexpected token: {token_type}")

    if len(stack) != 1:
        raise ValueError("Invalid expression")

    return stack[0]


def evaluate_expression(expression):
    if isinstance(expression, int):
        return expression
    elif isinstance(expression, tuple):
        operator, left, right = expression
        if operator == '+':
            return evaluate_expression(left) + evaluate_expression(right)
        elif operator == '-':
            return evaluate_expression(left) - evaluate_expression(right)
        elif operator == '*':
            return evaluate_expression(left) * evaluate_expression(right)
        elif operator == '/':
            return evaluate_expression(left) / evaluate_expression(right)
    else:
        raise ValueError(f"Invalid expression: {expression}")

def main():
    source_code = "2 3 4 * +"
    tokens = tokenize(source_code)
    parsed_expression = parse_expression(tokens)

    print(f"Source code: {source_code}")
    print(f"Parsed expression: {parsed_expression}")

    result = evaluate_expression(parsed_expression)
    print(f"Result: {result}")

if __name__ == "__main__":
    main()
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主要修改说明:

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  • parse_expression 函数的实现: 使用栈来存储操作数,当遇到运算符时,从栈中弹出两个操作数,然后将运算结果压入栈中。这样确保了正确的计算顺序。
  • 错误处理: 添加了对操作数不足和表达式无效情况的错误处理,使代码更加健壮。
  • 移除递归: 原始代码使用递归的方式进行解析,这在处理复杂表达式时可能会导致栈溢出。修改后的代码使用循环和栈,避免了递归,提高了代码的效率和稳定性。

运行结果

Source code: 2 3 4 * +
Parsed expression: ('+', 2, ('*', 3, 4))
Result: 14
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总结

正确解析后缀表达式的关键在于理解其从左到右的计算顺序,并使用合适的数据结构(如栈)来存储操作数。通过仔细分析和调试,可以修复解析器中的逻辑错误,确保得到正确的计算结果。 此外,良好的错误处理机制能够提高代码的健壮性,使其能够应对各种异常情况。

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