问以紧凑的方式用软件表示数学树结构
EN

Software Engineering用户

提问于 2019-10-23 04:57:32

回答 1查看 179关注 0票数 1

在我的工作中，我经常遇到相互依赖的方程组。我设计了一个玩具例子，如下所示。给出了终端值w、x、y和z：

e(y) = A+B

A(y) = x*log(y)+y^z

B(y) = alpha*y

alpha(y) = x*y+w

然后，我们可以将函数e(y)看作具有以下继承性的算术树的根：

以前，在python中，我会这样做来评估结果：

import numpy as np

def root(B, A):
    return B+A

def A(x,y,z):
    return x*np.log(y)+y**z

def B(alpha, y):
    return alpha*y

def alpha(x,y,w):
    return x*y+w

if __name__=='__main__':

    x,y,z,w = 1,2,3,4
    result = root(B(alpha(x,y,w),y), A(x,y,z))

这会给我正确的结果，但我已经开始鄙视这种做事的方式了。它要求我跟踪每个函数需要哪些参数，以及树本身是如何构建的。另外，假设我想通过添加树枝和树叶来修改树本身。例如，假设我想用新变量alpha将v+x+y重新定义为v。我需要做一个新的函数和一个新的调用，这不是很有效率，因为我有时需要进行大量的普遍更改。

我尝试了不同的方法来解决这个问题，正如这个问题和这个问题所概述的那样。

我偶然发现了几个看起来很有前途的想法，即功能对象和解释器模式。然而，我对解释器的模式感到失望。假设我没有创建一个解析器，直接使用底层的复合体系结构，难道我还必须这样做吗？

root = root_obj(B_obj(alpha_obj(x_obj,y_obj,w_obj),y_obj), A(x_obj,y_obj,z_obj))
root.interpret()

以上所述将需要大量增加的复杂性，而不需要任何附加价值。我的问题如下:什么是简单而有用的面向对象的范例，我可以用动态的方式来定义、修改和评估数学上的继承性？

编辑

下面是我想要达到的目标的一个例子：

tree = FunctionTree()
tree.add_nodes(root, A, B, alpha, w, x, y, z)
tree.add_edge(root, [A, B])
tree.add_edge(root, A)
tree.add_edge(A, [x,y,z])
tree.add_edge(B, [alpha, y])
tree.add_edge(alpha, [x, y, w])
tree.evaluate()

是的，这不是那么“紧凑”，但它要灵活得多。具有删除和添加新边缘的方法的成像。替换节点上的定义并重新评估结果。我在找这样的东西。

object-oriented-design

functional-programming

object-oriented

python

回答 1

Software Engineering用户

回答已采纳

发布于 2019-10-23 10:59:19

这似乎是你上一个问题的延续。在本答复中提出的建议仍然有效。但也许我还不够清楚。

我不太懂python，但是：

创建一个类AbstractExpression。
为您拥有的每个特定函数创建一个具体的专门化类：Function_e、Function_A、Function_B、Function_Alpha。这些类的实例将对应于您的橙色框。
为终端表达式创建一个具体的类。将其称为Variable，并设想这个类的每个实例都有一个名称。这个类的实例将对应于您的绿色圆圈。
为了清晰起见，让我们用一个函数eval(context)而不是interpret(context)来使用这个模式

现在到了我还不够清楚的地步：

当然，Function_e的S构造函数会构造一个名为fA的Function_A实例和一个Function_B实例。这里绝对不需要解析！
当然，Function_A会创建Variable实例，vy的名称为"y"，vz的名称为"z“，vx的名称为"x”。同样，不需要解析:类构造函数构造所需的对象(编写代码)。
Function_e's eval()会做它需要做的事情，在公式中需要这个函数的结果时调用fA.eval()。我坚持:这里绝对不进行解析！调用实现A的方法是e的实现
在fA.eval()的实现中，您将在公式中调用vy.eval()、vz.eval()和vx.eval()，其中需要每个变量。