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python3表达式树解释,并用于实现简单的数学表达式求值

hfteth 2025-06-24 13:43:15 技术文章 5 ℃

表达式树(Expression Tree)可以用于实现简单的数学表达式求值。表达式树是一种二叉树,其中每个节点表示一个操作符或操作数,而叶子节点表示操作数。通过遍历表达式树,可以按照特定的规则对表达式进行求值。

下面是一个使用Python实现表达式树求值的示例代码:

class Node:
    def __init__(self, value):
        self.value = value
        self.left = None
        self.right = None

def evaluate_expression_tree(root):
    if root is None:
        return 0

    # 如果是叶子节点,返回其数值
    if root.left is None and root.right is None:
        return int(root.value)

    # 递归计算左子树和右子树的值
    left_value = evaluate_expression_tree(root.left)
    right_value = evaluate_expression_tree(root.right)

    # 根据操作符计算结果
    if root.value == '+':
        return left_value + right_value
    elif root.value == '-':
        return left_value - right_value
    elif root.value == '*':
        return left_value * right_value
    elif root.value == '/':
        return left_value / right_value

# 构建表达式树
def build_expression_tree(expression):
    stack = []

    # 遍历表达式
    for char in expression:
        # 如果是操作数,创建一个节点并入栈
        if char.isdigit():
            node = Node(char)
            stack.append(node)
        # 如果是操作符,创建一个节点,并将栈顶两个元素作为其左右子节点
        else:
            node = Node(char)
            right_node = stack.pop()
            left_node = stack.pop()
            node.right = right_node
            node.left = left_node
            stack.append(node)

    # 返回根节点
    return stack.pop()

# 测试表达式求值
expression = "3+4*5-6/2"
root = build_expression_tree(expression)
result = evaluate_expression_tree(root)
print("表达式求值结果:", result)

在上述示例中,我们定义了Node类来表示表达式树的节点。evaluate_expression_tree函数用于递归求值表达式树,build_expression_tree函数用于构建表达式树。

我们以"3+4*5-6/2"为例进行测试。首先,我们通过build_expression_tree函数构建表达式树,然后使用evaluate_expression_tree函数对表达式树进行求值。最终输出结果为"表达式求值结果:17.0"。

希望这个示例能够帮助你理解如何使用Python实现表达式树,并进行简单的数学表达式求值。

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