表达式树数据结构

Question

我想在c ++中实现一个简单的算术表达式树数据结构,这样表达式树对象可以通过以下方式初始化:ExprTree(operator, expression1, expression2).以下是它应该如何工作的示例:

double x = 1, y = 2, z = 0.5;
expr1 = ExprTree('*', x, y); // expr1 = 1 * 2 = 2
expr2 = ExprTree('-', expr1, z); // expr2 = (1 * 2) - 0.5 = 1.5
cout << expr2.str() << endl; // ((1 * 2) - 0.5)
cout << expr2.eval() << endl; // 1.5

这是我的代码到目前为止的样子:

template<class operand_type>
class ExprTree
{
public:
    ExprTree(const char op_, operand_type& operand1_, operand_type& operand2_)
    {
        op = op_;
        operand1 = operand1_;
        operand2 = operand2_;
    }
    double eval() const;
    std::string str() const;
private:
    char op;
    typename operand_type operand1, operand2;
};

template<class operand_type>
std::string ExprTree<operand_type>::str() const
{
    std::ostringstream os;
    std::string op1, op2;
    if (typeid(*operand1) == typeid(ExprTree))
        op1 = operand1->str();
    else
        op1 = std::string(*operand1);
    if (typeid(*operand2) == typeid(ExprTree))
        op2 = operand1->str();
    else
        op2 = std::string(*operand2);
    os << "(" << op1 << " " << op << " " << op2 << ")";
    return os.str();
}

但是,编译代码时出现此错误:

left of '->write' must point to class/struct/union/generic type

如果有人帮我解决这个错误并且可能提供一些关于如何实现这个数据结构的提示,我将不胜感激.顺便说一下,我对c ++很新.

Answer 1

您的代码存在很多问题：

1. 您在成员变量operand1和operand2上使用指针成员 ->运算符

2. 您需要模板参数中的两种不同类型来初始化具有不同参数类型的对象。

3. 类/构造函数不会像函数那样自动检测类型。这意味着你不能做类似的事情ExprTree('*', x, y);。您可以指定模板参数或使用附加模板函数来构造ExprTree模板类的对象。看到这个答案。

4. 在运行时评估if (typeid(*operand1) == typeid(ExprTree))，因此您将收到编译错误，因为您尝试调用方法str()并将相同的对象传递给std::string

我更喜欢以下解决方案：

#include <string>
#include <iostream>
#include <sstream>

template<typename operand_type_A, typename operand_type_B>
class ExprTree 
{
public:
    ExprTree(){};
    ExprTree(const char op_, const operand_type_A& operand1_, const operand_type_B& operand2_) {
        op = op_;
        operand1 = operand1_;
        operand2 = operand2_;
    };
    double eval() const;
    std::string str() const;

private:
    char op;
    operand_type_A operand1;
    operand_type_B operand2;
};

template<typename operand_type_A, typename operand_type_B>
ExprTree<operand_type_A, operand_type_B> makeExpr(const char op, const operand_type_A& operand1, const operand_type_B& operand2)
{
    return ExprTree<operand_type_A, operand_type_B>(op, operand1, operand2);
}

template<typename T>
std::string ToString(const T& x)
{
    return x.str();
}

template<>
std::string ToString<double>(const double& x)
{
    return std::to_string(x);
}

template<typename operand_type_A, typename operand_type_B>
std::string ExprTree<operand_type_A, operand_type_B>::str() const {
    std::ostringstream os;
    std::string op1, op2;
    op1 = ToString(operand1);
    op2 = ToString(operand2);
    os << "(" << op1 << " " << op << " " << op2 << ")";
    return os.str();
}

int main()
{
    double x = 1, y = 2, z = 0.5;
    std::cout << makeExpr('-', makeExpr('*', x, y), z).str() << std::endl;
    return 0;
}

它输出以下字符串：

((1.000000 * 2.000000) - 0.500000)

你可以在这里尝试一下。