Oop Recursion Polymorphism Binary Tree

Maîtriser l’`Évaluation des Expressions` et la `Marche dans l'Arbre` avec le Polymorphisme

Dans le domaine de la programmation, comprendre l’évaluation des expressions et la capacité à manipuler les arbres binaires sont des compétences vitales qui peuvent améliorer vos capacités de développement. Une méthode fascinante pour mettre en œuvre ces concepts est l’utilisation du polymorphisme, en particulier dans la programmation orientée objet (POO).

Cet article de blog explorera la question d’entretien classique inspirée des observations de Steve Yegge, où les candidats sont mis au défi de convertir une expression arithmétique (par exemple, la chaîne “2 + (2)”) en un arbre d’expression. Nous allons aborder le problème étape par étape, en expliquant comment traiter ces arbres en utilisant le polymorphisme, et en fournissant des éclaircissements sur le code.

Le Problème : De l’Expression à l’Arbre

Comprendre les Bases

Au cœur de la tâche se trouve la représentation et l’évaluation d’expressions arithmétiques sous forme d’arbres binaires :

Nœuds Feuilles : Ce sont les nombres.
Nœuds Internes : Ce sont les opérateurs (par exemple, +, -, *, /).

L’évaluation de telles expressions implique de “marcher” à travers la structure de l’arbre. Si vous êtes confronté à ce problème, voici comment vous pouvez commencer :

Convertir l’Expression : Déterminer comment transformer une chaîne d’expression en une structure d’arbre.
Évaluer l’Expression : Marcher à travers l’arbre pour calculer la valeur finale.

Pourquoi Utiliser le Polymorphisme ?

Beaucoup de candidats à la programmation ont souvent du mal à trouver la meilleure façon d’exécuter ces tâches. Les méthodes les plus simples, comme l’utilisation d’une instruction switch ou de structures if-else en cascade, peuvent devenir encombrantes et difficiles à gérer.

Le polymorphisme vous permet de définir une interface commune pour un groupe de classes connexes, ce qui conduit à un design plus flexible et gérable. Lorsqu’il s’agit d’opérations différentes, le polymorphisme vous permet d’invoquer la méthode correcte sans avoir besoin de connaître les détails de l’implémentation de l’opération.

La Solution : Implémentation d’Arbres Polymorphes en Python

Plongeons dans le code pour mieux comprendre comment le polymorphisme fonctionne dans ce contexte.

Explication du Code

#!/usr/bin/python

class Node:
    """Classe de base, vous ne devriez pas traiter un de ces nœuds."""
    def process(self):
        raise('vous ne devriez pas traiter un nœud')  # Abstrait

class BinaryNode(Node):
    """Classe de base pour les nœuds binaires."""
    def __init__(self, _left, _right):
        self.left = _left
        self.right = _right
    def process(self):
        raise('vous ne devriez pas traiter un BinaryNode')  # Abstrait

class Plus(BinaryNode):
    def process(self):
        return self.left.process() + self.right.process()

class Minus(BinaryNode):
    def process(self):
        return self.left.process() - self.right.process()

class Mul(BinaryNode):
    def process(self):
        return self.left.process() * self.right.process()

class Div(BinaryNode):
    def process(self):
        return self.left.process() / self.right.process()

class Num(Node):
    def __init__(self, _value):
        self.value = _value
    def process(self):
        return self.value

# Cas de test pour démonstration
def demo(n):
    print(n.process())

demo(Num(2))                                    # Sortie : 2
demo(Plus(Num(2), Num(5)))                      # Sortie : 7 (2 + 5)
demo(Plus(Mul(Num(2), Num(3)), Div(Num(10), Num(5))))  # Sortie : 8 ((2 * 3) + (10 / 5))

Décomposition du Code

Classe Abstraite : Node
- Cela sert de classe de base pour tous les nœuds.
- La méthode process() est conçue pour être remplacée mais pas directement exécutée sur Node.
Classe Abstraite : BinaryNode
- Hérite de Node et représente des opérateurs binaires.
- Contient des nœuds enfants pour les sous-expressions gauche et droite.
Classes Concrètes pour les Opérations
- Les classes Plus, Minus, Mul et Div héritent de BinaryNode et implémentent la méthode process() pour évaluer les expressions.
Classe de Nœud Feuille : Num
- Représente des valeurs numériques et retourne simplement la valeur stockée lorsque process() est invoquée.

Dernières Pensées

Le polymorphisme offre un moyen puissant d’implémenter l’évaluation des expressions en programmation. En respectant cette structure, les développeurs peuvent créer un code clair, organisé et flexible qui permet des ajouts et des modifications faciles.

En conclusion, maîtriser la transformation d’une chaîne d’expression arithmétique en un arbre d’expression en utilisant le polymorphisme ouvre un large éventail de possibilités. Ce modèle de conception simplifie non seulement les processus de codage, mais améliore également la maintenabilité de votre code.

Maintenant que vous avez saisi le concept, essayez d’implémenter vos propres variations et explorez le vaste monde de la programmation !

Maîtriser l’Évaluation des Expressions et la Marche dans l'Arbre avec le Polymorphisme