华为笔试题--LISP括号匹配 解析及源码实现

　　在17年校招中3道题目AC却无缘华为面试，大概是华为和东华互不待见吧！分享一道华为笔试原题，共同进步！

***************************************************************************************************************************************************************************

题目描述：

LISP语言唯一的语法就是括号要匹配。
形如（OP P1 P2 …），括号内元素由单个空格分割。
其中第一个元素OP为操作符，后续元素均为其参数，参数个数取决于操作符类型
注意：参数P1,P2也有可能是另外一个嵌套的（OP P1 P2 …）
其中OP类型为add/sub/mul/div（全小写），分别代表整数的加减乘除法
其中add/mul参数个数2或以上，sub/div参数个数为2
举例：
-输入：（mul 3 -7） 输出：-21
-输入：（add1 2 3） 输出：6
-输入：（sub (mul 2 4) (div 9 3)） 输出：5
-输入：（div 1 0） 输出：error

题目涉及数字均为整数，可能为负；不考虑32位溢出翻转
除零错误时，输出"error"，除法遇除不尽，取整，即3/2=1

输入描述：
合法C字符串，字符串长度不超过512；用例保证了无语法错误

输出描述：
合法C字符串，字符包括'0'-'9'及负号'-'或者'error'

示例
输入 （add 1 2 3） 输出 6
*********************************************************

　　这是数据结构中括号匹配问题的变形。在检验括号是否匹配的方法中，可用“期待的急迫程度”这个概念来描述。在算法中设置了一个栈，每读入一个括号，若是右括号，则或者使置于栈顶的最急迫的期待得以消解，或者是不合法的情况；若是左括号，则作为一个新的更急迫的期待压入栈中，自然使原有的在栈中的所有未消解的期待的急迫性降了一级。另外，在算法的开始和结束时，栈都应该是空的。
　　同样的道理，针对LISP的括号匹配，我们不仅需要一个符号栈opstack去保存每一个括号里的操作符OP，还需要一个栈strstack去保存括号里的参数P1、P2及符号位。
　　从头到尾对输入的C字符串进行遍历，当遇到左括号"("时，将"("压入strstack中，其后的操作符压入opstack栈中；当遇到参数P时，通过字符串分割，放入strstack中；当遇到右括号")"时，在strstack栈中依次弹出参数，压入tmps栈，直到遇到"("为止，那么tmps中为一个不包含子括号参数列表，运算符为opstack的栈顶元素，其中根据操作符和参数可以进行加减乘除运运算，这部分不讨论。注意，运算结果需要在压入strstack栈中作为参数P。
　　如下图所示，以（sub (mul 2 4) (div 9 3)）为例，在遇到第一个")"时，strstack中分别为｛(,(,2,4｝,opstack中分别为{sub ,mul},则strstack中依次弹出4,2,(,运算符为opstack的栈顶元素mul,可以得到结果为8,其中运算结果再压入strstack中作为参数。

　　程序输入输出，运行结果示意图：

　　源码分享：

　　代码同步更新于  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;
}