Oop Recursion Polymorphism Binary Tree

다형성을 이용한 `표현 평가` 및 `트리 탐색` 마스터하기

프로그래밍 분야에서 표현 평가를 이해하고 이진 트리를 조작할 수 있는 능력은 개발 능력을 향상시키는 중요한 기술입니다. 이러한 개념을 구현하는 매력적인 방법 중 하나는 다형성을 사용하는 것인데, 특히 객체 지향 프로그래밍(OOP) 내에서 그렇습니다.

이 블로그 포스트에서는 스티브 예그의 관찰에서 영감을 받은 고전적인 면접 질문을 탐구할 것입니다. 여기서 후보자는 산술 표현(예: 문자열 “2 + (2)")을 표현 트리로 변환하는 도전에 직면합니다. 우리는 문제를 단계별로 설명하며, 다형성을 사용하여 이러한 트리를 처리하는 방법과 코드를 제공합니다.

문제: 표현에서 트리로

기본 이해하기

핵심적으로, 이 작업은 산술 표현을 이진 트리로 표현하고 평가하는 것입니다:

리프 노드: 이들은 숫자입니다.
내부 노드: 이들은 연산자(예: +, -, *, /)입니다.

이러한 표현을 평가하는 것은 트리 구조를 “탐색"하는 것을 포함합니다. 이 문제에 직면한 경우, 시작하는 방법은 다음과 같습니다:

표현 변환: 문자열 표현을 트리 구조로 변환하는 방법을 결정합니다.
표현 평가: 트리를 탐색하여 최종 값을 계산합니다.

왜 다형성을 사용할까?

많은 프로그래밍 후보자들은 이러한 작업을 수행하는 최상의 방법을 종종 고민합니다. 스위치 문 또는 연속적인 if-else 구조와 같은 가장 간단한 방법은 다루기 어렵고 관리하기 힘들 수 있습니다.

다형성은 관련 클래스 그룹에 대한 공통 인터페이스를 정의할 수 있게 해주며, 이는 더욱 유연하고 관리하기 쉬운 설계로 이어집니다. 서로 다른 작업에 직면했을 때, 다형성은 작업의 구현 세부 정보를 알지 않고도 올바른 메서드를 호출할 수 있게 합니다.

해결책: 파이썬에서 다형적 트리 구현하기

코드를 통해 다형성이 이 맥락에서 어떻게 작동하는지 더 잘 이해해 봅시다.

코드 설명

#!/usr/bin/python

class Node:
    """기본 클래스, 이 노드를 처리하지 않아야 합니다."""
    def process(self):
        raise('노드를 처리하면 안됩니다.')  # 추상

class BinaryNode(Node):
    """이진 노드를 위한 기본 클래스."""
    def __init__(self, _left, _right):
        self.left = _left
        self.right = _right
    def process(self):
        raise('이진 노드를 처리하면 안됩니다.')  # 추상

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

# 시연을 위한 테스트 케이스
def demo(n):
    print(n.process())

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

코드 분석

추상 기본 클래스: Node
- 모든 노드의 기본 클래스로 사용됩니다.
- process() 메서드는 오버라이드 되도록 설계되었지만, Node에서 직접 실행되지 않아야 합니다.
추상 기본 클래스: BinaryNode
- Node에서 상속되며 이진 연산자를 나타냅니다.
- 왼쪽 및 오른쪽 하위 표현을 위한 자식 노드를 포함합니다.
작업을 위한 구체적 클래스들
- Plus, Minus, Mul, Div 클래스는 BinaryNode에서 상속받아 process() 메서드를 구현하여 표현을 평가합니다.
리프 노드 클래스: Num
- 숫자 값을 나타내며, process()가 호출될 때 저장된 값을 반환합니다.

최종 생각

다형성은 프로그래밍에서 표현 평가를 구현하는 강력한 방법을 제공합니다. 이러한 구조를 따름으로써, 개발자들은 명확하고 조직적이며 유연한 코드를 생성하여 쉽게 추가 및 수정할 수 있습니다.

결론적으로, 산술 표현 문자열을 표현 트리로 변환하는 것과 더불어 다형성을 마스터하는 것은 무궁무진한 가능성을 열어줍니다. 이 설계 패턴은 코딩 프로세스를 단순화할 뿐만 아니라 코드의 유지 관리성을 향상시킵니다.

이 개념을 이해했으니, 자신의 변형을 구현해보고, 프로그래밍의 넓은 세계를 탐험해 보세요!

다형성을 이용한 표현 평가 및 트리 탐색 마스터하기