如何确定C#表达式树的深度?

AJ *_*son 7 c# lambda expression

我试图弄清楚是否有一种很好的方法来使用迭代方法计算出特定C#表达式树的深度.我们使用表达式进行一些动态评估,在罕见(错误)条件下,系统可以尝试处理一个如此大的表达式树,它会吹掉堆栈.我试图找出一种方法来检查树的深度,然后才允许评估树.

Eri*_*ert 8

而不是试图专门解决表达式树的问题,让我为您描述一些处理表现不佳的树的一般技巧.

您可能希望从阅读我关于解决您所提出的问题的一系列文章开始:如何在不使用递归的情况下确定树的深度

http://blogs.msdn.com/b/ericlippert/archive/2005/07/27/recursion-part-one-recursive-data-structures-and-functions.aspx

我在编写JScript时写了这些文章,所以这些例子都是用JScript编写的.但是,要想将这些概念应用于C#并不是很难.

让我在C#中给你一个小玩具示例,说明如何在递归数据结构上进行操作而不进行完全递归.假设我们有以下二叉树:(假设WOLOG表示二叉树节点是零或两个子节点,从不是一个.)

class Node 
{
    public Node Left { get; private set; }
    public Node Right { get; private set; }
    public string Value { get; private set; }
    public Node(string value) : this(null, null, value) {}
    public Node(Node left, Node right, string value)
    {
        this.Left = left;
        this.Right = right;
        this.Value = value;
    }
}
...
Node n1 = new Node("1");
Node n2 = new Node("2");
Node n3 = new Node("3");
Node n3 = new Node("4");
Node n5 = new Node("5");
Node p1 = new Node(n1, n2, "+");
Node p2 = new Node(p1, n3, "*");
Node p3 = new Node(n4, n5, "+");
Node p4 = new Node(p2, p3, "-");
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

所以我们有树p4:

                -
             /     \
            *       +
           / \     / \
          +   3   4   5
         / \
        1   2
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

我们希望打印出p4作为带括号的表达式

   (((1+2)*3)-(4+5))
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

递归解决方案很简单:

 static void RecursiveToString(Node node,  StringBuilder sb)
 {
     // Again, assuming either zero or two children.
     if (node.Left != null) 
         sb.Append(node.Value);
     else
     {
         sb.Append("(");
         RecursiveToString(node.Left, sb);
         sb.Append(node.Value);
         RecursiveToString(node.Right, sb);
         sb.Append(")");
      }
 }
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

现在假设我们知道树在左边可能"深",但在右边"浅".我们可以消除左边的递归吗?

 static void RightRecursiveToString(Node node,  StringBuilder sb)
 {
     // Again, assuming either zero or two children.
     var stack = new Stack<Node>();
     stack.Push(node);
     while(stack.Peek().Left != null)
     {
         sb.Append("(");
         stack.Push(stack.Peek().Left);
     }
     while(stack.Count != 0)
     {
         Node current = stack.Pop();
         sb.Append(current.Value);
         if (current.Right != null)
             RightRecursiveToString(current.Right, sb);
             sb.Append(")");
         }
     }
 }
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

当然,只有右侧的递送版本更难以阅读并且更难以推理,但它并没有破坏堆栈.

让我们来看看我们的例子吧.

push p4
push p2
output (
push p1
output (
push n1
output (
loop condition is met
pop n1
output 1
go back to the top of the loop
pop p1
output +
recurse on n2 -- this outputs 2
output )
go back to the top of the loop
pop p2
output *
recurse on n3 -- this outputs 3
output )
go back to the top of the loop
pop p4
output -
recurse on p3
  push p3 
  push n4
  output (
  loop condition is met
  pop n4
  output 4
  go back to the top of the loop
  pop p3
  output +
  recurse on n5 -- this outputs 5
  output )
  loop condition is not met; return.
output )
loop condition is not met, return.
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

我们输出了什么?(((1+2)*3)-(4+5)), 如预期的.

所以你在这里看到我可以从两次递归到一次递归.我们可以使用类似的技术从一次递归到一次递归.使这个算法完全迭代 - 以便它既不在左边也不在右边 - 都是一个练习.

(顺便说一句:我问这个问题的变种是一个面试问题,所以如果你接受我的采访,你现在有一个不公平的优势!)


svi*_*ick 5

ExpressionVisitor包含在.NET是递归的,但使用了一招,你可以把它变成一个迭代。

基本上,您正在处理节点队列。对于队列中的每个节点,使用base.Visit()访问其所有子节点,然后将这些子节点添加到队列中,而不是立即递归处理它们。

这样,您不必编写特定于每个Expression子类型的代码,但您还可以解决ExpressionVisitor.

class DepthVisitor : ExpressionVisitor
{
    private readonly Queue<Tuple<Expression, int>> m_queue =
        new Queue<Tuple<Expression, int>>();
    private bool m_canRecurse;
    private int m_depth;

    public int MeasureDepth(Expression expression)
    {
        m_queue.Enqueue(Tuple.Create(expression, 1));

        int maxDepth = 0;

        while (m_queue.Count > 0)
        {
            var tuple = m_queue.Dequeue();
            m_depth = tuple.Item2;

            if (m_depth > maxDepth)
                maxDepth = m_depth;

            m_canRecurse = true;

            Visit(tuple.Item1);
        }

        return maxDepth;
    }

    public override Expression Visit(Expression node)
    {
        if (m_canRecurse)
        {
            m_canRecurse = false;
            base.Visit(node);
        }
        else
            m_queue.Enqueue(Tuple.Create(node, m_depth + 1));

        return node;
    }
}
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)