python的簡(jiǎn)單四則運(yùn)算語法樹可視化
簡(jiǎn)單四則運(yùn)算語法樹可視化
前幾天有一篇博客是關(guān)于四則運(yùn)算和二叉樹的，我是把四則運(yùn)算用二叉樹寫出來（我是用的 JSON 的形式來存儲(chǔ)和表達(dá)的），并計(jì)算最終的結(jié)果。最近，也在繼續(xù)這個(gè)方面的東西，不過遇到一些問題。所以想著先做一些簡(jiǎn)單是事情，也許會(huì)更好吧。這篇博客的內(nèi)容也很簡(jiǎn)單，就是給定一個(gè)四則運(yùn)算的表達(dá)式，畫出它的語法樹。如果了解過這方面知識(shí)的人，應(yīng)該都能大致畫出來，不過其實(shí)也是挺費(fèi)事的。如果包含了多層括號(hào)嵌套，也注定了是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情。這種機(jī)械的事情，讓程序自己來做是最好不過的了。所以，接下來我會(huì)用到 Python 自帶的 ast 庫來解析四則運(yùn)算（殺雞用牛刀，哈哈）。
如果想要?jiǎng)邮謬L試一下，需要安裝一下這個(gè) python 可視化庫。
解析 AST
Python 的 ast 庫有一個(gè) parse 方法，可以把傳入的內(nèi)容，解析成一個(gè) AST。然后我們使用 ast.dump 將其導(dǎo)出并打印。
注意：indent 這個(gè)參數(shù)是 Python 3.9 以后才有的，如果版本低的話，可以去掉，只會(huì)影響最后輸出的格式。
好了，就是這么簡(jiǎn)單。我們已經(jīng)做到了，因?yàn)檫@個(gè)庫的功能很強(qiáng)大，但是這里只是用到一點(diǎn)點(diǎn)而已。其實(shí)這里已經(jīng)可以看出基本的結(jié)構(gòu)了，不過我的目的是生成這棵樹的 JSON 表示。我想要使用上面的 Python 繪圖庫把它繪制出來，它所支持的輸入是 JSON，并且它的格式為：
{
"name": "A",
"children": [
"name": "B",
"children": []
]
}
粗糙的遍歷方法
"""
Python's AST
利用 Python 的 ast 模塊來解析表達(dá)式（簡(jiǎn)單的二元運(yùn)算），
然后通過遍歷語法樹來生成 JSON 表示，再使用 PYthon 的庫來
將其可視化。這個(gè)程序的目的是為了驗(yàn)證自己寫的簡(jiǎn)易解析器是否正確。
"""
import ast
import json
# 操作類型和操作符映射的字典
OPERATORS = {
ast.Add: "+",
ast.Sub: "-",
ast.Mult: "*",
ast.Div: "/"
}
def generate(tree: ast.Module):
"""
generate expression AST's representation of JSON
"""
if not tree:
raise Exception("Emtpy AST tree!")
if tree.__class__ == ast.Module:
print(json.dumps({
"name": "Expr",
"children": [DFS(tree.body[0].value)] # type: ignore
}, indent=4))
def DFS(node):
"""
DFS AST
"""
if not node:
return {}
if node.__class__ == ast.BinOp:
return {
"name": "BinOp",
"children": [
{
"name": "left",
"children": [
DFS(node.left)
]
},
DFS(node.op),
{
"name": "left",
"children": [
DFS(node.right)
]
}
]
}
if node.__class__ == ast.Constant:
return {
"name": "NUMBER",
"children": [
{
"name": str(node.value) # Python 的繪圖庫，必須是字符串才能正常顯示
}
]
}
if node.__class__ in [ast.Add, ast.Sub, ast.Mult, ast.Div]:
return {
"name": "Op",
"children": [
{
"name": OPERATORS[node.__class__]
}
]
}
# 這里我只處理 加減乘除和數(shù)字類型的運(yùn)行
raise Exception("There is not support extra type.")
if __name__ == "__main__":
ast_tree = ast.parse("1+2+3+4+5")
print(ast.dump(ast_tree, indent=4))
generate(ast_tree)
運(yùn)行結(jié)果：
我這里會(huì)輸出兩個(gè)東西，一個(gè)是 AST 的 dump；另一個(gè)是 AST 的 JSON 表示（邏輯結(jié)構(gòu)的 JSON 表示，不是對(duì)象的 JSON 表示）。
渲染顯示
把打印出來的 JSON 字符串復(fù)制進(jìn)文件，命名為 data.json。我感覺直接輸出到控制臺(tái)蠻有意思的，我喜歡直接看到它的結(jié)果。
執(zhí)行如下命令：pytm-cli -d TB -i data.json -o demo.html
在瀏覽器打開 demo.html 即可看到效果了。
主流的遍歷方法
上面這種遍歷方法雖然便于理解，但是難以擴(kuò)展。AST 通常是通過 訪問者模式 進(jìn)行遍歷的，而且 ast 庫也提供了幾種遍歷方法。
因?yàn)檫@里只需要遍歷來生成 JSON，并不需要修改AST本身，所以我們只看下面這兩種即可。顯然第一種是不能用的，原因已經(jīng)用藍(lán)色標(biāo)記出來了。它自己說了如果你不關(guān)心上下文，因?yàn)樯?JSON 實(shí)際上是需要關(guān)注這個(gè)的。所以，我選擇下面的 ast.NodeVisitor。使用它也很簡(jiǎn)單，繼承這個(gè)類，然后對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)寫不同的處理邏輯就行了（這樣把不同節(jié)點(diǎn)的邏輯分開了，降低了代碼的耦合性）。
完整代碼
"""
Python's AST
利用 Python 的 ast 模塊來解析表達(dá)式（簡(jiǎn)單的二元運(yùn)算），
然后通過遍歷語法樹來生成 JSON 表示，再使用 PYthon 的庫來
將其可視化。這個(gè)程序的目的是為了驗(yàn)證自己寫的簡(jiǎn)易解析器是否正確。
"""
import ast
import json
# 操作類型和操作符映射的字典
OPERATORS = {
ast.Add: "+",
ast.Sub: "-",
ast.Mult: "*",
ast.Div: "/"
}
class JSONVisitor(ast.NodeVisitor):
"""
JSON visitor: Traversal AST and generate JSON representation
"""
def visit_Module(self, node):
module = {
"name": "Module",
"children": []
}
for sub_node in node.body:
module["children"].append(self.visit(sub_node))
return module
def visit_Expr(self, node):
return {
"name": "Expr",
"children": [
self.visit(node.value)
]
}
def visit_BinOp(self, node):
return {
"name": "BinOp",
"children": [
{
"name": "left",
"children": [
self.visit(node.left)
]
},
self.visit(node.op),
{
"name": "right",
"children": [
self.visit(node.right)
]
}
]
}
def visit_Constant(self, node):
return {
"name": "NUMBER",
"children": [{
"name": str(node.value) # # Python 的繪圖庫，必須是字符串才能正常顯示
}]
}
def visit_Add(self, node):
return self.__visit(node)
def visit_Sub(self, node):
return self.__visit(node)
def visit_Mult(self, node):
return self.__visit(node)
def visit_Div(self, node):
return self.__visit(node)
def __visit(self, node):
return {
"name": "Op",
"children": [{
"name": OPERATORS[node.__class__]
}]
}
if __name__ == "__main__":
ast_tree = ast.parse("1+2+3+4+5")
visitor = JSONVisitor()
json_str = visitor.visit(ast_tree)
print(json.dumps(json_str, indent=4))
前面那個(gè)粗糙版本是直接從 Expr 開始的，這個(gè)優(yōu)雅點(diǎn)的版本，我就把 Module 節(jié)點(diǎn)也添加進(jìn)去了。
說明
這個(gè)東西挺有趣的，如果想要了解這些知識(shí)的話，可以來看看這個(gè)圖示。這也相當(dāng)于給自己寫了一個(gè)小工具了，我之后還會(huì)用到它來對(duì)比我自己生成的 AST，如果不一樣，那一定是我寫的有問題了。
到此這篇關(guān)于python的簡(jiǎn)單四則運(yùn)算語法樹可視化的文章就介紹到這了,更多相關(guān)python四則語法樹可視化內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
Python使用wxPython實(shí)現(xiàn)計(jì)算器
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了Python使用wxPython實(shí)現(xiàn)計(jì)算器，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2018-01-01
這篇文章主要介紹了python根據(jù)路徑導(dǎo)入模塊的方法,分析了傳統(tǒng)方法與改進(jìn)方法,具有一定的實(shí)用價(jià)值,需要的朋友可以參考下2014-09-09
Python中使用多進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)并行處理的方法小結(jié)
本篇文章主要介紹了Python中使用多進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)并行處理的方法小結(jié)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2017-08-08
Python 正則表達(dá)式實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能
本篇文章主要介紹了Python 正則表達(dá)式實(shí)現(xiàn)計(jì)算器功能的示例。具有很好的參考價(jià)值。下面跟著小編一起來看下吧2017-04-04
使用python將mysql數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為json數(shù)據(jù)的方法
這篇文章主要介紹了使用python將mysql數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為json數(shù)據(jù)的方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-07-07
今天小編就為大家分享一篇numpy中矩陣合并的實(shí)例，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2018-06-06
下面小編就為大家分享一篇詳談python3 numpy-loadtxt的編碼問題，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧2018-04-04
python不支持i++運(yùn)算原理實(shí)例解析
這篇文章主要為大家介紹了python不支持 i++運(yùn)算原理實(shí)例解析,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪2024-02-02
Python實(shí)現(xiàn)的ftp服務(wù)器功能詳解【附源碼下載】
這篇文章主要介紹了Python實(shí)現(xiàn)的ftp服務(wù)器功能,結(jié)合實(shí)例形式分析了Python構(gòu)建ftp服務(wù)器功能的相關(guān)設(shè)置、實(shí)現(xiàn)技巧與操作注意事項(xiàng),并附帶源碼供讀者下載參考,需要的朋友可以參考下2019-06-06
Python讀取圖片屬性信息的實(shí)現(xiàn)方法
這篇文章介紹了利用Python讀取圖片屬性信息的方法，讀取的內(nèi)容包括GPS 信息、圖片分辨率、圖片像素、設(shè)備商、拍攝設(shè)備等，有需要的朋友們可以參考借鑒。2016-09-09