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English Version

题目描述

布尔表达式 是计算结果不是 true 就是 false 的表达式。有效的表达式需遵循以下约定:

  • 't',运算结果为 true
  • 'f',运算结果为 false
  • '!(subExpr)',运算过程为对内部表达式 subExpr 进行 逻辑非(NOT)运算
  • '&(subExpr1, subExpr2, ..., subExprn)',运算过程为对 2 个或以上内部表达式 subExpr1, subExpr2, ..., subExprn 进行 逻辑与(AND)运算
  • '|(subExpr1, subExpr2, ..., subExprn)',运算过程为对 2 个或以上内部表达式 subExpr1, subExpr2, ..., subExprn 进行 逻辑或(OR)运算

给你一个以字符串形式表述的 布尔表达式 expression,返回该式的运算结果。

题目测试用例所给出的表达式均为有效的布尔表达式,遵循上述约定。

 

示例 1:

输入:expression = "&(|(f))"
输出:false
解释:
首先,计算 |(f) --> f ,表达式变为 "&(f)" 。
接着,计算 &(f) --> f ,表达式变为 "f" 。
最后,返回 false 。

示例 2:

输入:expression = "|(f,f,f,t)"
输出:true
解释:计算 (false OR false OR false OR true) ,结果为 true 。

示例 3:

输入:expression = "!(&(f,t))"
输出:true
解释:
首先,计算 &(f,t) --> (false AND true) --> false --> f ,表达式变为 "!(f)" 。
接着,计算 !(f) --> NOT false --> true ,返回 true 。

 

提示:

  • 1 <= expression.length <= 2 * 104
  • expression[i]'('')''&''|''!''t''f'',' 之一

解法

方法一:栈

对于这种表达式解析问题,我们可以使用栈来辅助解决。

从左到右遍历表达式 expression,对于遍历到的每个字符 $c$

  • 如果 $c$"tf!&|" 中的一个,我们直接将其入栈;
  • 如果 $c$ 是右括号 ')',我们将栈中元素依次出栈,直到遇到操作符 '!''&''|'。过程中我们用变量 $t$$f$ 记录出栈字符中 't''f' 的个数。最后根据出栈字符的个数和操作符计算得到新的字符 't''f',并将其入栈。

遍历完表达式 expression 后,栈中只剩下一个字符,如果是 't',返回 true,否则返回 false

时间复杂度 $O(n)$,空间复杂度 $O(n)$。其中 $n$ 是表达式 expression 的长度。

class Solution:
    def parseBoolExpr(self, expression: str) -> bool:
        stk = []
        for c in expression:
            if c in 'tf!&|':
                stk.append(c)
            elif c == ')':
                t = f = 0
                while stk[-1] in 'tf':
                    t += stk[-1] == 't'
                    f += stk[-1] == 'f'
                    stk.pop()
                match stk.pop():
                    case '!':
                        c = 't' if f else 'f'
                    case '&':
                        c = 'f' if f else 't'
                    case '|':
                        c = 't' if t else 'f'
                stk.append(c)
        return stk[0] == 't'
class Solution {
    public boolean parseBoolExpr(String expression) {
        Deque<Character> stk = new ArrayDeque<>();
        for (char c : expression.toCharArray()) {
            if (c != '(' && c != ')' && c != ',') {
                stk.push(c);
            } else if (c == ')') {
                int t = 0, f = 0;
                while (stk.peek() == 't' || stk.peek() == 'f') {
                    t += stk.peek() == 't' ? 1 : 0;
                    f += stk.peek() == 'f' ? 1 : 0;
                    stk.pop();
                }
                char op = stk.pop();
                c = 'f';
                if ((op == '!' && f > 0) || (op == '&' && f == 0) || (op == '|' && t > 0)) {
                    c = 't';
                }
                stk.push(c);
            }
        }
        return stk.peek() == 't';
    }
}
class Solution {
public:
    bool parseBoolExpr(string expression) {
        stack<char> stk;
        for (char c : expression) {
            if (c != '(' && c != ')' && c != ',')
                stk.push(c);
            else if (c == ')') {
                int t = 0, f = 0;
                while (stk.top() == 't' || stk.top() == 'f') {
                    t += stk.top() == 't';
                    f += stk.top() == 'f';
                    stk.pop();
                }
                char op = stk.top();
                stk.pop();
                if (op == '!') c = f ? 't' : 'f';
                if (op == '&') c = f ? 'f' : 't';
                if (op == '|') c = t ? 't' : 'f';
                stk.push(c);
            }
        }
        return stk.top() == 't';
    }
};
func parseBoolExpr(expression string) bool {
	stk := []rune{}
	for _, c := range expression {
		if c != '(' && c != ')' && c != ',' {
			stk = append(stk, c)
		} else if c == ')' {
			var t, f int
			for stk[len(stk)-1] == 't' || stk[len(stk)-1] == 'f' {
				if stk[len(stk)-1] == 't' {
					t++
				} else {
					f++
				}
				stk = stk[:len(stk)-1]
			}
			op := stk[len(stk)-1]
			stk = stk[:len(stk)-1]
			c = 'f'
			if (op == '!' && f > 0) || (op == '&' && f == 0) || (op == '|' && t > 0) {
				c = 't'
			}
			stk = append(stk, c)
		}
	}
	return stk[0] == 't'
}
function parseBoolExpr(expression: string): boolean {
    const expr = expression;
    const n = expr.length;
    let i = 0;
    const dfs = () => {
        let res: boolean[] = [];
        while (i < n) {
            const c = expr[i++];
            if (c === ')') {
                break;
            }

            if (c === '!') {
                res.push(!dfs()[0]);
            } else if (c === '|') {
                res.push(dfs().some(v => v));
            } else if (c === '&') {
                res.push(dfs().every(v => v));
            } else if (c === 't') {
                res.push(true);
            } else if (c === 'f') {
                res.push(false);
            }
        }
        return res;
    };
    return dfs()[0];
}
impl Solution {
    fn dfs(i: &mut usize, expr: &[u8]) -> Vec<bool> {
        let n = expr.len();
        let mut res = Vec::new();
        while *i < n {
            let c = expr[*i];
            *i += 1;
            match c {
                b')' => {
                    break;
                }
                b't' => {
                    res.push(true);
                }
                b'f' => {
                    res.push(false);
                }
                b'!' => {
                    res.push(!Self::dfs(i, expr)[0]);
                }
                b'&' => {
                    res.push(
                        Self::dfs(i, expr)
                            .iter()
                            .all(|v| *v)
                    );
                }
                b'|' => {
                    res.push(
                        Self::dfs(i, expr)
                            .iter()
                            .any(|v| *v)
                    );
                }
                _ => {}
            }
        }
        res
    }

    pub fn parse_bool_expr(expression: String) -> bool {
        let expr = expression.as_bytes();
        let mut i = 0;
        Self::dfs(&mut i, expr)[0]
    }
}