资源说明:736. Lisp 语法解析
给定一个类似 Lisp 语句的表达式 expression,求出其计算结果。
表达式语法如下所示:
表达式可以为整数,let 语法,add 语法,mult 语法,或赋值的变量。表达式的结果总是一个整数。
(整数可以是正整数、负整数、0)
let 语法表示为 (let v1 e1 v2 e2 … vn en expr), 其中 let语法总是以字符串 “let”来表示,接下来会跟随一个或多个交替变量或表达式,也就是说,第一个变量 v1被分配为表达式 e1 的值,第二个变量 v2 被分配为表达式 e2 的值,以此类推;最终 let 语法的值为 expr表达式的值。
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在本题中,我们需要编写一个Java程序来解析Lisp风格的表达式并计算其结果。题目给出了四种基本的表达式类型:整数、let、add和mult。让我们逐一解析这些概念。
1. **整数**:表达式可以直接是一个整数,如`1`、`-2`或`0`,其值就是该整数值。
2. **let** 语法:这种语法用于变量赋值和计算。其形式为`(let v1 e1 v2 e2 … vn en expr)`,其中`let`后面跟着一系列变量(v1, v2, ..., vn)和它们对应的表达式(e1, e2, ..., en)。最后的`expr`是在当前作用域内所有变量都被赋值后的计算表达式。let语法的值是`expr`的计算结果。
3. **add** 语法: `(add e1 e2)` 表示两个表达式e1和e2的和。`add`后面总是跟两个表达式,返回它们的和。
4. **mult** 语法: `(mult e1 e2)` 表示两个表达式e1和e2的乘积。`mult`后面同样跟两个表达式,返回它们的乘积。
题目中提到了作用域的概念。在计算变量时,首先查找最内层的作用域,如果未找到,则继续在外层作用域中查找。这意味着在计算嵌套的let表达式时,内部的变量赋值不会影响外部的变量。
给定的解决方案中,`Solution`类有一个`evaluate`方法作为主入口,它调用私有方法`eval`进行递归解析。`eval`方法接收表达式和一个`HashMap`,该`HashMap`用于存储当前作用域内的变量及其值。如果表达式开头不是左括号,那么可能是一个整数或已赋值的变量,此时可以直接转换为整数值或从父作用域中获取。如果表达式以左括号开头,那么需要根据括号内的内容进行进一步解析。
在`eval`方法中,首先判断表达式是否代表`add`或`mult`,如果是,则根据相应的语法计算结果。否则,处理`let`语法,创建一个新的作用域,并解析let表达式中的变量和表达式,最后计算`expr`的值。
需要注意的是,`parse`方法在给定的代码片段中并未显示,但它的功能应该是将输入的子表达式分解为列表,以便于处理`add`、`mult`和`let`语法。
对于给定的示例输入,解析和计算过程如下:
1. 输入`(add 1 2)`,输出3,直接加法运算。
2. 输入`(mult 3 (add 2 3))`,输出15,先计算括号内的`(add 2 3)`得到5,再与3相乘。
3. 输入`(let x 2 (mult x 5))`,输出10,先将`x`赋值为2,然后计算`mult x 5`。
4. 输入`(let x 2 (mult x (let x 3 y 4 (add x y))))`,输出14,内部的`let`语句先计算,得到`x=3, y=4`,然后计算`add x y`得到7,最后计算`mult x 7`。
5. 输入`(let x 3 x 2 x)`,输出2,`let`语句按照顺序赋值,第二次赋值覆盖第一次,所以`x`最后等于2。
6. 输入`(let x 1 y 2 x (add x y) (add x y))`,输出5,第一个`add`运算将结果3赋值给`x`,第二个`add`运算结果为3+2。
7. 输入`(let x 2 (add (let x 3 (let x 4 x)) x))`,输出6,内部的`let`作用域只影响括号内的表达式,外部的`x`保持不变。
8. 输入`(let a1 3 b2 (add a1 1) b2)`,输出4,允许变量名包含数字,`b2`的值是`add a1 1`的结果。
所有计算的结果和中间值都应是32位整数,并且表达式的长度不会超过2000,保证了表达式的合法性。在实现时,要注意处理边界情况,确保递归解析的正确性。
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