LeetCode 150:逆波兰表达式求值

苦逼的码农

共 793字,需浏览 2分钟

 ·

2021-10-08 17:53

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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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