LeetCode 150:逆波兰表达式求值
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2021-10-08 17:53
往期回顾
今天来做逆波兰表达式求值,可能臭宝们一看“逆波兰表达式”这个洋气的名字,下意识的会觉得难搞。
其实这个词只是看着唬人,就是纸老虎。
逆波兰表达式又叫后缀表达式,是将运算符写在操作数之后。
像我们平时写的是类似 a + b 这种表达式,这叫中缀表达式,符合我们作为人的思维方式,而后波兰表达式则是写成 ab+。
简单说下为啥要弄个逆波兰表达式这个玩意。
原因就是从我们人的角度来看,简单的一批的中缀表达式,在计算机看来,简直是复杂的无与伦比,因为计算机普遍采用的是栈式结构,执行的是先入后出的操作,所以逆波兰式在它眼里才是个正常的娃儿。
LeetCode 150:逆波兰表达式求值
题意
根据逆波兰表示法,求表达式的值。
有效算符包括 + - * /。运算对象可以是整数,可以是其他逆波兰表达式。
示例
输入:tokens = ["2", "1", "+", "3", "*"]
输出:9
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:((2 + 1) * 3) = 9
输入:tokens = ["4","13","5","/","+"]
输出:6
解释:该算式转化为常见的中缀算术表达式为:(4 + (13 / 5)) = 6
提示
整数除法只保留整数部分。
给定逆波兰表达式总是有效的。换句话说,表达式总会得出有效数值且不存在除数为 0 的情况。
1 <= tokens.length <= 104
tokens[i] 要么是一个算符("+"、"-"、"*" 或 "/"),要么是一个在范围 [-200, 200] 内的整数。
题目解析
水题,难度中等,感觉难度都堆在“逆波兰表达式”这几个字上。
逆波兰表达式主要有以下两个优点:
去掉括号后表达式无歧义,上式即便写成 1 2 + 3 4 + * 也可以依据次序计算出正确结果。
适合用栈操作运算:遇到数字则入栈;遇到算符则取出栈顶两个数字进行计算,并将结果压入栈中。
在前面说了,逆波兰表达式为计算机这种思维而生,那这个逆波兰表达式求值显然也是用栈来解决。
逆波兰表达式严格遵守从左到右的运算,所以解法也很简单,其实就是维护一个栈,从左到右扫描 tokens:
如果遇到数,数入栈。
如果遇到操作符,栈顶两个元素出栈,先出栈的数在运算符右侧,后出栈的在运算符左侧,运算完后,将运算值入栈。
等全部扫描完以后,栈内剩下的那个数,就是最后的结果。
图解
假设 tokens = ["2", "1", "+", "3", "*"]。
首先维护一个栈,根据“题目解析”中说的,碰到数先入栈,那第 1 步和第 2 步,数字 2 和数字 1 入栈。
# 初始化栈
stack = []
for c in tokens:
# 如果当前字符不是操作符,入栈
if c not in ['+', '-', '*', '/']:
stack.append(int(c))
接下来第 3 步,当前元素为操作符,所以栈顶两个元素出栈,先出栈的在操作符右侧,后出栈的在操作符左侧,运算完,新值入栈。
# 先出栈的数在操作符右侧
right = stack.pop()
# 后出栈的数在操作符左侧
left = stack.pop()
# 进行相应运算,运算完的数值入栈
if c == '+':
stack.append(left + right)
往下第 4 步,是数字,入栈。
最后第 5 步,碰到操作符,出栈,相乘,入栈。
# 进行相应运算,运算完的数值入栈
if c == '+':
stack.append(left + right)
elif c == '-':
stack.append(left - right)
elif c == '*':
stack.append(left * right)
else:
# 除法这注意一下
stack.append(int(left / right))
至此,结束,返回栈中的值即可。
# 最后只剩下一个数值,就是最终结果
return stack[0]
因为这个只需要从左到右遍历 tokens 数组一次,所以时间复杂度为 O(N)。
做的过程中维护了一个栈存储计算过程中的数,所以空间复杂度为 O(N)。
代码实现
Python 代码实现
class Solution:
def evalRPN(self, tokens: List[str]) -> int:
# 初始化栈
stack = []
for c in tokens:
# 如果当前字符不是操作符,入栈
if c not in ['+', '-', '*', '/']:
stack.append(int(c))
# 如果当前字符是操作符
else:
# 先出栈的数在操作符右侧
right = stack.pop()
# 后出栈的数在操作符左侧
left = stack.pop()
# 进行相应运算,运算完的数值入栈
if c == '+':
stack.append(left + right)
elif c == '-':
stack.append(left - right)
elif c == '*':
stack.append(left * right)
else:
# 除法这注意一下
stack.append(int(left / right))
# 最后只剩下一个数值,就是最终结果
return stack[0]
Java 代码实现
class Solution {
public int evalRPN(String[] tokens) {
Deque
stack = new LinkedList (); int n = tokens.length;
for (int i = 0; i < n; i++) {
String token = tokens[i];
if (isNumber(token)) {
stack.push(Integer.parseInt(token));
} else {
int num2 = stack.pop();
int num1 = stack.pop();
switch (token) {
case "+":
stack.push(num1 + num2);
break;
case "-":
stack.push(num1 - num2);
break;
case "*":
stack.push(num1 * num2);
break;
case "/":
stack.push(num1 / num2);
break;
default:
}
}
}
return stack.pop();
}
好啦,图解逆波兰表达式的值到这就结束啦。
这道题就是多学了一个概念,解题方法和代码没什么难度。
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