華為筆試題--LISP括號匹配 解析及源碼實現

　　在17年校招中3道題目AC卻無緣華為面試，大概是華為和東華互不待見吧！分享一道華為筆試原題，共同進步！

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題目描述：

LISP語言唯一的語法就是括號要匹配。
形如（OP P1 P2 …），括號內元素由單個空格分割。
其中第一個元素OP為操作符，后續元素均為其參數，參數個數取決於操作符類型
注意：參數P1,P2也有可能是另外一個嵌套的（OP P1 P2 …）
其中OP類型為add/sub/mul/div（全小寫），分別代表整數的加減乘除法
其中add/mul參數個數2或以上，sub/div參數個數為2
舉例：
-輸入：（mul 3 -7） 輸出：-21
-輸入：（add1 2 3） 輸出：6
-輸入：（sub (mul 2 4) (div 9 3)） 輸出：5
-輸入：（div 1 0） 輸出：error

題目涉及數字均為整數，可能為負；不考慮32位溢出翻轉
除零錯誤時，輸出"error"，除法遇除不盡，取整，即3/2=1

輸入描述：
合法C字符串，字符串長度不超過512；用例保證了無語法錯誤

輸出描述：
合法C字符串，字符包括'0'-'9'及負號'-'或者'error'

示例
輸入 （add 1 2 3） 輸出 6
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　　這是數據結構中括號匹配問題的變形。在檢驗括號是否匹配的方法中，可用“期待的急迫程度”這個概念來描述。在算法中設置了一個棧，每讀入一個括號，若是右括號，則或者使置於棧頂的最急迫的期待得以消解，或者是不合法的情況；若是左括號，則作為一個新的更急迫的期待壓入棧中，自然使原有的在棧中的所有未消解的期待的急迫性降了一級。另外，在算法的開始和結束時，棧都應該是空的。
　　同樣的道理，針對LISP的括號匹配，我們不僅需要一個符號棧opstack去保存每一個括號里的操作符OP，還需要一個棧strstack去保存括號里的參數P1、P2及符號位。
　　從頭到尾對輸入的C字符串進行遍歷，當遇到左括號"("時，將"("壓入strstack中，其后的操作符壓入opstack棧中；當遇到參數P時，通過字符串分割，放入strstack中；當遇到右括號")"時，在strstack棧中依次彈出參數，壓入tmps棧，直到遇到"("為止，那么tmps中為一個不包含子括號參數列表，運算符為opstack的棧頂元素，其中根據操作符和參數可以進行加減乘除運運算，這部分不討論。注意，運算結果需要在壓入strstack棧中作為參數P。
　　如下圖所示，以（sub (mul 2 4) (div 9 3)）為例，在遇到第一個")"時，strstack中分別為｛(,(,2,4｝,opstack中分別為{sub ,mul},則strstack中依次彈出4,2,(,運算符為opstack的棧頂元素mul,可以得到結果為8,其中運算結果再壓入strstack中作為參數。

　　程序輸入輸出，運行結果示意圖：

　　源碼分享：

　　代碼同步更新於  https://github.com/wylloong/TinyPrograms/blob/master/Coding%20Interviews/LISPGenerateParentheses.cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <stack>
#include <vector>
#include <cstdio>
#include <stdlib.h>
#include <cstring>

using namespace std;

int main()
{
    char chs[512];
    bool error = false;
    gets_s(chs);  
    //gets(chs); //old version
    std::string str(chs);
    std::stack<std::string> opstack;        // operations
    std::stack<std::string> strstack;    // divided strings
    for (int i = 0; i < str.size();)
    {
        if (str[i] == ' ')
        {
            i = i + 1;
            continue;
        }
        if (str[i] == '(')
        {
            strstack.push(std::string("("));
            int spaceIndex = str.find(' ', i);
            std::string tmp = str.substr(i + 1, spaceIndex - i - 1);
            opstack.push(tmp);  // operation
            i = spaceIndex;
        }
        else if (str[i] == ')')
        {
            std::string curOp = opstack.top();
            opstack.pop();
            std::vector<std::string> tmps; // strs temp
            while (strstack.top() != "(")
            {
                tmps.push_back(strstack.top());
                strstack.pop();
            }
            strstack.pop();
            // add
            if (curOp == "add")
            {
                int temp = 0;
                for (int i = 0; i<=tmps.size() - 1; ++i)
                {
                    temp += atoi(tmps[i].c_str());
                }
                strstack.push(to_string(temp));
            }
            // sub
            else if (curOp == "sub")
            {
                int temp = 0;
                if (tmps.size() > 0)
                    temp = atoi(tmps[tmps.size() - 1].c_str());
                for (int i = tmps.size() - 2; i >= 0; --i)
                {
                    temp -= atoi(tmps[i].c_str());
                }
                strstack.push(to_string(temp));
            }
            // mul
            else if (curOp == "mul")
            {
                int temp = 0;
                if (tmps.size() > 0)
                    temp = atoi(tmps[tmps.size() - 1].c_str());
                for (int i = tmps.size() - 2; i >= 0; --i)
                {
                    temp *= atoi(tmps[i].c_str());
                }
                strstack.push(to_string(temp));
            }
            // div
            else if (curOp == "div")
            {
                int temp = 0;
                if (tmps.size() > 0)
                    temp = atoi(tmps[tmps.size() - 1].c_str());
                for (int i = tmps.size() - 2; i >= 0; --i)
                {
                    int data1 = atoi(tmps[i].c_str());
                    if (data1 == 0)
                    {
                        error = true;
                        break;
                    }
                    else
                        temp /= data1;
                }
                if (error)
                    break;
                else
                    strstack.push(to_string(temp));
            }
            ++i;
        }
        else  // substrs
        {
            // get substring by ' ' or ')'
            auto index = str.find(' ', i);
            auto index2= str.find(')', i);
            if (index < index2)
            {
                strstack.push(str.substr(i, index - i));
                i = index;
            }
            else
            {
                strstack.push(str.substr(i, index2 - i));
                i = index2;
            }
        }
    }
    if (error)
        cout << "error";
    else
        cout << atoi(strstack.top().c_str());
    return 0;
}