Question

我有一个ANTLR3 AST，我需要使用后序，深度优先遍历进行遍历，我已经实现了大致如下的Clojure：

(defn walk-tree [^CommonTree node]
  (if (zero? (.getChildCount node))
    (read-string (.getText node))
    (execute-node
      (map-action node)
      (map walk-tree (.getChildren node)))))))

我想使用循环... recur将其转换为尾递归，但我无法弄清楚如何有效地使用显式堆栈来执行此操作，因为我需要进行后序遍历。

Answer 1

不是生成遍历树并访问每个节点的尾递归解决方案，而是使用tree-seq函数生成深度优先遍历的延迟序列，然后获取文本遍历每个对象。 延迟序列永远不会破坏堆栈因为它们存储了生成堆中序列中下一项所需的所有状态。它们经常被用来代替这样的递归解决方案，其中loop和recur更难以实现。

我不知道你的树是什么样的，虽然典型的答案看起来像这样。您需要使用“有孩子”的“儿童”功能列表

(map #(.getText %) ;; Has Children?      List of Children    Input Tree
     (tree-seq #(> (.getChildCount #) 0) #(.getChildren %) my-antlr-ast))

如果tree-seq不适合您的需求，还有其他方法可以从树中生成延迟序列。接下来看看拉链库。

Answer 2

正如您所提到的，使用尾递归实现此操作的唯一方法是切换到使用显式堆栈。一种可能的方法是将树结构转换为堆栈结构，该结构本质上是树的反向波兰表示法表示（使用循环和中间堆栈来实现此目的）。然后，您将使用另一个循环遍历堆栈并构建结果。

这是我为实现这一目标而编写的示例程序，使用postorder using tail recursion处的Java代码作为灵感。

(def op-map {'+ +, '- -, '* *, '/ /})

;; Convert the tree to a linear, postfix notation stack
(defn build-traversal [tree]
  (loop [stack [tree] traversal []]
    (if (empty? stack)
      traversal
      (let [e (peek stack)
            s (pop stack)]
        (if (seq? e)
          (recur (into s (rest e)) 
                 (conj traversal {:op (first e) :count (count (rest e))}))
          (recur s (conj traversal {:arg e})))))))

;; Pop the last n items off the stack, returning a vector with the remaining
;; stack and a list of the last n items in the order they were added to
;; the stack
(defn pop-n [stack n]
  (loop [i n s stack t '()]
    (if (= i 0)
      [s t]
      (recur (dec i) (pop s) (conj t (peek s))))))

;; Evaluate the operations in a depth-first manner, using a temporary stack
;; to hold intermediate results.
(defn eval-traversal [traversal]
  (loop [op-stack traversal arg-stack []]
    (if (empty? op-stack)
      (peek arg-stack)
      (let [o (peek op-stack)
            s (pop op-stack)]
        (if-let [a (:arg o)]
          (recur s (conj arg-stack a))
          (let [[args op-args] (pop-n arg-stack (:count o))]
            (recur s (conj args (apply (op-map (:op o)) op-args)))))))))

(defn eval-tree [tree] (-> tree build-traversal eval-traversal))

您可以这样称呼它：

user> (def t '(* (+ 1 2) (- 4 1 2) (/ 6 3)))
#'user/t
user> (eval-tree t)
6

我将它作为练习留给读者将其转换为使用Antlr AST结构;）

Answer 3

我对clojure不熟悉，但我想我明白你在寻找什么。

这是一些伪代码。我的伪代码中的堆栈看起来像一个有状态对象，但是使用不可变对象是非常可行的。它使用类似O（树的深度*每个节点的最大子节点数）堆。

walk_tree(TreeNode node) {
    stack = new Stack<Pair<TreeNode, Boolean>>();
    push(Pair(node, True), stack)
    walk_tree_aux(stack);
}
walk_tree_aux(Stack<Pair<TreeNode, Boolean>> stack) { -- this should be tail-recursive
    if stack is empty, return;
    let (topnode, topflag) = pop(stack);
    if (topflag is true) {
        push Pair(topnode, False) onto stack);
        for each child of topnode, in reverse order:
            push(Pair(child, True)) onto stack
        walk_tree_aux(stack);
    } else { -- topflag is false
        process(topnode)
        walk_tree_aux(stack);
    }
}

如何在Clojure中使用尾递归来运行AST

3 个答案: