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我应该实现一个包含数学表达式的二叉树,为每个二元或一元表达式使用不同的类。例如:
Expression e = new Sin(
new Pow(
new Mul(
new Plus(
new Mul(new Num(2), new Var("x")),
new Var("y")),
new Num(4)),
new Var("x")));
树的叶子可以是变量或数字。每个变量都可以使用以下方法转换为另一个表达式:
Expression assign(String var, Expression expression)
我有 2 个用于一元和二元运算符的抽象类。
在弄清楚如何将相同的表达式分配给表达式本身中的变量之一时,我一直遇到困难。例如:
Expression e1 = new Plus(1,"x");
e1.assign("x", e1);
System.out.println(e1.toString());
输出应该是:
((x+1)+1)
实际发生的是表达式的左侧部分指向自身,这导致无限循环。有没有办法复制对象但使用不同的指针来避免它?或者可能是一种不同的方式来实现方法“分配”的工作方式?
这是我的实现:
二进制表达式类:
import java.util.List;
import java.util.Map;
abstract public class BinaryExpression extends BaseExpression implements Expression {
protected Expression first, second;
public BinaryExpression(Expression first, Expression second) {
this.setSecond(second);
this.setFirst(first);
}
public BinaryExpression(double number1, double number2) {
this(new Num(number1), new Num(number2));
}
public BinaryExpression(double number, String variable) {
this(new Num(number), new Var(variable));
}
public BinaryExpression(String variable, double number) {
this(new Var(variable), new Num(number));
}
public BinaryExpression(String variable1, String variable2) {
this(new Var(variable1), new Var(variable2));
}
public BinaryExpression(Expression expression, String variable) {
this(expression , new Var(variable));
}
public BinaryExpression(double number, Expression expression) {
this(new Num(number), expression);
}
public BinaryExpression(Expression expression, double number) {
this(expression, new Num(number));
}
public BinaryExpression(String variable, Expression expression) {
this(new Var(variable), expression);
}
public Expression getSecond() {
return second;
}
public void setSecond(Expression second) {
this.second = second;
}
public Expression getFirst() {
return first;
}
public void setFirst(Expression first) {
this.first = first;
}
public double evaluate(Map<String, Double> assignment) throws Exception {
try {
return operate(first.evaluate(assignment), second.evaluate(assignment));
} catch (Exception e) {
throw new Exception(e.getMessage());
}
}
abstract public double operate(double first, double second) throws Exception;
public List<String> getVariables() {
java.util.List<String> firstList, secondList;
firstList = this.first.getVariables();
secondList = this.second.getVariables();
for (int i = 0; i < secondList.size(); i++) {
boolean seen = false;
for (int j = 0; j < firstList.size(); j++) {
if (((String) firstList.get(j)).equals((String) secondList.get(i))) {
seen = true;
break;
}
}
if (!seen) {
firstList.add(secondList.get(i));
}
}
return firstList;
}
public Expression assign(String var, Expression expression) {
this.first = first.assign(var, expression);
this.second = second.assign(var, expression);
return this;
}
abstract public String operator();
public String toString() {
return "(" + this.first.toString() +
this.operator() +
this.second.toString() + ")";
}
}
变量类:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class Var implements Expression {
private String variable;
/**
* setting the desired variable.
* @param variable the variable to set
*/
public Var(String variable) {
this.variable = variable;
}
/**
* getting the variable string.
* @return the variable string
*/
public String getVariable() {
return variable;
}
/**
* setting the variable string.
* @param newVariable the string we want to set.
*/
public void setVariable(String newVariable) {
this.variable = newVariable;
}
@Override
public double evaluate(Map<String, Double> assignment) throws Exception {
if (assignment.containsKey(this.variable)) {
return assignment.get(this.variable);
} else {
throw new Exception("variable wasn't assigned");
}
}
@Override
public double evaluate() throws Exception {
throw new Exception("variable wasn't assigned");
}
@Override
public List<String> getVariables() {
java.util.List<String> singleVariable = new ArrayList<String>();
singleVariable.add(this.variable);
return singleVariable;
}
@Override
public Expression assign(String var, Expression expression) {
if (var.equals(this.variable)) {
return expression;
} else {
return this;
}
}
public String toString() {
return this.variable;
}
}
数字类:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
public class Num implements Expression {
private double value;
/**
* creating a new number.
* @param number the value to set.
*/
public Num(double number) {
this.setValue(number);
}
/**
* getting the number's value.
* @return the value to set.
*/
public double getValue() {
return value;
}
/**
* setting a new number.
* @param newValue the number to set.
*/
public void setValue(double newValue) {
this.value = newValue;
}
@Override
public double evaluate(Map<String, Double> assignment) {
return getValue();
}
@Override
public double evaluate() {
return getValue();
}
@Override
public List<String> getVariables() {
java.util.List<String> emptyList = new ArrayList<String>();
return emptyList;
}
@Override
public Expression assign(String var, Expression expression) {
return this;
}
public String toString() {
return Double.toString(this.value);
}
}
感谢任何形式的帮助。
我在这里添加我遇到的错误:
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at sun.misc.FloatingDecimal$BinaryToASCIIBuffer.dtoa(Unknown Source)
at sun.misc.FloatingDecimal$BinaryToASCIIBuffer.access$100(Unknown Source)
at sun.misc.FloatingDecimal.getBinaryToASCIIConverter(Unknown Source)
at sun.misc.FloatingDecimal.getBinaryToASCIIConverter(Unknown Source)
at sun.misc.FloatingDecimal.toJavaFormatString(Unknown Source)
at java.lang.Double.toString(Unknown Source)
at Num.toString(Num.java:50)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:94)
at BinaryExpression.toString(BinaryExpression.java:96)...
这里是Plus类中clone方法的一个例子:
public Expression clone() {
Expression newFirst = this.first, newSecond = this.second;
return new Plus(newFirst, newSecond);
}
我试图通过以这种方式更改分配的 Var 方法来使用它:
public Expression assign(String var, Expression expression) {
if (var.equals(this.variable)) {
return expression.clone();
} else {
return this;
}
}
此外,在使用另一个函数更改 var 中的方法无效后,我还尝试通过这种方式更改分配方法来修复它:
public Expression assignHelp(String var, Expression expression) {
this.first = first.assignHelp(var, expression);
this.second = second.assignHelp(var, expression);
return this;
}
public Expression assign(String var, Expression expression) {
return assignHelp(var, expression.clone());
}
最佳答案
(来自评论)
让表达式实现Clonable,并调用expression.clone()。
clone() 也应该克隆内部元素(深拷贝)
所以,克隆看起来像
public Expression clone() {
return new Plus(this.first.clone(), this.second.clone());
}
关于java - 数学表达式二叉树,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/30020124/
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