代码随想录算法训练营第九天(3)|150. 逆波兰表达式求值

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题目描述

给你一个字符串数组 tokens ,表示一个根据 逆波兰表示法表示的算术表达式。

请你计算该表达式。返回一个表示表达式值的整数。

注意:

  • 有效的算符为 '+''-''*' 和 '/' 。
  • 每个操作数(运算对象)都可以是一个整数或者另一个表达式。
  • 两个整数之间的除法总是 向零截断 。
  • 表达式中不含除零运算。
  • 输入是一个根据逆波兰表示法表示的算术表达式。
  • 答案及所有中间计算结果可以用 32 位 整数表示。

示例 1:

**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

示例 2:

**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

示例 3:

**输入:**tokens = ["10","6","9","3","+","-11","","/","","17","+","5","+"] **输出:**22 **解释:**该算式转化为常见的中缀算术表达式为: ((10 * (6 / ((9 + 3) * -11))) + 17) + 5 = ((10 * (6 / (12 * -11))) + 17) + 5 = ((10 * (6 / -132)) + 17) + 5 = ((10 * 0) + 17) + 5 = (0 + 17) + 5 = 17 + 5 = 22

提示:

  • 1 <= tokens.length <= 104
  • tokens[i] 是一个算符("+""-""*" 或 "/"),或是在范围 [-200, 200] 内的一个整数

逆波兰表达式:

逆波兰表达式是一种后缀表达式,所谓后缀就是指算符写在后面。

  • 平常使用的算式则是一种中缀表达式,如 ( 1 + 2 ) * ( 3 + 4 ) 。
  • 该算式的逆波兰表达式写法为 ( ( 1 2 + ) ( 3 4 + ) * ) 。

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

代码示例

from operator import add, sub, mul
from typing import List

class Solution:
    # 定义运算符映射字典
    op_map = {'+': add, '-': sub, '*': mul, '/': lambda x, y: int(x / y)}
    
    def evalRPN(self, tokens: List[str]) -> int:
        stack = []  # 初始化栈
        for token in tokens:
            if token not in {'+', '-', '*', '/'}:
                stack.append(int(token))  # 如果是数字,将其入栈
            else:
                op2 = stack.pop()  # 弹出栈顶元素作为第二个操作数
                op1 = stack.pop()  # 弹出栈顶元素作为第一个操作数
                # 执行相应的运算符操作,并将结果入栈
                stack.append(self.op_map[token](op1, op2))  # 第一个出来的在运算符后面
        return stack.pop()  # 返回栈中最后的结果

面对这个题目,我首先考虑创建一个空栈来辅助求解。然后,我遍历给定的字符串,对于每个字符,我检查它是否是 + - * / 运算符。如果不是运算符,我将其入栈。但如果遇到运算符,我就从栈中连续弹出两个数进行四则运算,并将计算结果再次压入栈中。最终,当字符串遍历完成后,我进行一次出栈操作,并返回栈顶的结果。

在阅读完代码随想录之后,我发现这个过程与解决删除字符串中的所有相邻重复项的问题非常相似,就像解决1047.删除字符串中的所有相邻重复项时的对对碰游戏一样。在这个题目中,每个子表达式都需要计算出一个结果,然后再用于整体的运算。这个类比让我更好地理解了算法的实现原理。