关于一道面试题【字符串 '1 + (5 - 2) * 3'，怎么算出结果为10，'eval'除外】
最近徘徊在找工作和继续留任的纠结之中，在朋友的怂恿下去参加了一次面试，最后一道题目是：
写一个函数，输入一个字符串的运算式，返回计算之后的结果。例如这样的： '1 + (5 - 2) * 3'，计算出结果为10
最开始看到这个题目的时候，我脑中的第一反应就是eval，真的太直接了。但是我就不明白为什么这竟然是最后一道题目，我也不知道为什么还会考eval的运用，因此当时也很犹豫要不要用eval。因为eval有一系列的问题：
- eval会改变当前的作用域，除非函数直接调用，并且是
eval本身执行 - eval可能会造成xss攻击，除非你对其中的字符串特别放心
当时只是觉得可以使用正则匹配运算符，然后使用递归计算，就只写了个思路，回来之后就按照这个方式实现一下。这里作为自己的解决方式，测试用例设计的也不够全面，如果各位有更好的方法，可以拿出来分享。
PS: 这是之后采用了各位大大们的指点写出来的后缀表达式解决办法，但是被博客园移除了首页，暂时还不知道为什么。
如果我拿个'1 + (5 - 2) * 3'这个式子我是怎么想的：
- 看成 1 + x * 3
- 算出x，x的计算就需要匹配括号，这个倒不是很难
- 计算出x之后，替换成 1 + 3 * 3
- 之后按照
/%*的优先级要大于+-，先匹配计算出 3 * 3 - 替换成 1 + 9
- 最后得出 10
讲白了就是有括号，先计算括号中的算是，然后进行结果替换之后再进行后面的运算，整体而言就是一系列的'递归 + 匹配'。
/**
* myEval
* @param string str 字符串
* @return 返回计算后的值 [description]
*/
function myEval(str) {
// 如果包含括号，则先进括号中的计算
// 计算规则为：先进行括号匹配拆开，单个计算之后再进行拼接
// 例如：((1 + 2) + 3 / (4 % 6)) * 6的计算顺序是：
// -> ((1 + 2) + 3 / (4 % 6)) * 6
// -> (1 + 2) + 3 / (4 % 6)
// -> 1 + 2
// -> 3 + 3 / (4 % 6)
// -> 4 % 6
// -> 3 + 3 / 4
// -> 3 / 4
// -> (3 + 0.75) * 6
// -> 3 + 0.75
// -> 3.75 * 6
// -> 22.5
if (exists(str, '(')) {
const bracketStr = getMatchStr(str);
const nextResult = myEval(bracketStr);
const replaceStr = str.replace(`(${bracketStr})`, nextResult)
// 如果子字符串中存在'3 + 3 / (4 % 6)' 这样的式子，说明第一个括号中的内容计算完成了
// 这样就可以接着递归进行第二个括号中的算式计算
if (exists(replaceStr, '(')) {
return myEval(replaceStr);
} else {
// 如果是类似于'1 + 2 / 3'的式子，则直接进行计算返回结果
return innerBracketCacl(replaceStr);
}
} else {
return innerBracketCacl(str);
}
}
取一个叫做myEval的函数，主要进行流程的控制，如果遇到的是括号中的内容，则先进行括号中的运算，否则，直接进行常规表达式计算。
/**
* 获取匹配的字符串
* @param string str
* @return string 返回的匹配结果
*/
function getMatchStr(str) {
// 匹配类似于这样的式子:
// '((1 + 2) / 3) * 4' -> ((1 + 2) / 3)
// '1 * (2 + 3) / (5 - 6)' -> 2 + 3
const regexp = /\([^\)]+\)[^\(]+\)|\((.*?)\)/;
const regexp2 = /\((.*)\)/;
let matches = str.match(regexp);
let bracketStr = matches[1] || matches[0];
if (exists(bracketStr, '(') && !exists(bracketStr, ')')) {
// 类似于这样的式子'((1 + 2) / (3 - 7)) * 4'
// 那么匹配出来的就是'(1 + 2'
// 显然不是我想要的结果，我只需要解掉第一层的括号就可以按照之前的方式计算了
// 用第二个正则匹配的就是'(1 + 2) / (3 - 7)'
// 我只需要按照之前的方式先计算这个式子就好
bracketStr = str.match(regexp2)[1];
} else if(bracketStr.indexOf('(') === 0) {
bracketStr = bracketStr.slice(1, -1);
}
return bracketStr;
}
获取匹配字符子串，主要是进行规则匹配，分布计算。
/**
* 计算表达式
* 例如有这样的式子: '1 + 2 / 3'
* 那么会先计算'2 / 3'
* @param string str
* @return string 结果
*/
function innerBracketCacl(str) {
const matches = str.match(/[\/\*%]/g);
let firstPriorityResult = str;
if (matches) {
firstPriorityResult = stepFirstPriority(str);
}
return stepSecondPriority(firstPriorityResult);
}
简单的运算式计算，即不包含括号的计算，先计算*/%的运算符，然后计算+-
/**
* 第一优先级的运算
* 这里的第一优先级为'%/*'
* @param string str
* @return number 返回计算结果
*/
function stepFirstPriority(str) {
const matches = str.match(/[\/\*%]/g);
if (!matches) {
return str;
} else {
const newStr = caclPart('/%*', str);
return stepFirstPriority(newStr);
}
}
/**
* 第二优先级的运算
* 这里的第一优先级为'+-'
* @param string str
* @return number 返回计算结果
*/
function stepSecondPriority(str) {
if (!isNaN(Number(str))) {
return str;
} else {
const newStr = caclPart('+-', str);
return stepSecondPriority(newStr);
}
}
这上面是运算优先级的计算方式，先乘除后加减，计算之后进行字符串替换，然后递归计算。
/**
* 计算类似于 '1 + 2', '3 / 4'的子算式
* @param string shouldOprs 包含的运算符，例如('/%*', '+-')
* @param string str 计算的子字符串，例如( 1 + 2 / 4 )
* @return string 返回计算后的子字符串，例如( 1 + 0.5 )
*/
function caclPart(shouldOprs, str) {
let newStr = '';
for (let i = 0; i < str.length; i++) {
let s = str[i];
if (exists(shouldOprs, s)) {
// 截取字符串的左侧
// 例如字符串为'3 + 3 / 4', 那么左侧就是'3 + 3 /'，右侧则是 / 4
// 目的是为了接下来的匹配左右两侧的数字
let leftStr = str.slice(0, i + 1);
let rightStr = str.slice(i);
// 左侧的正则为/((\d\.)*\d+)\s*\+$/，其中最后一个'+'是动态匹配的字符串
// 右侧的正则为/\+\s*((\d\.)*\d+)/，其中最后一个'+'是动态匹配的字符串
const leftNum = new RegExp('\((\\d\\.)*\\d+\)\\s\*\\' + s + '$', 'g').exec(leftStr)[1];
const rightNum = new RegExp('\\' + s + '\\s\*\((\\d\\.)*\\d+\)').exec(rightStr)[1];
// 计算出值后进行字符串替换
// 比如'3 + 3 / 4' -> '3 + 0.75'
// 单个计算完成之后跳出循环，之后继续进行后面的操作
const result = cacl(leftNum, rightNum, s);
newStr = str.replace(new RegExp('(\\d\\.)*\\d+\\s\*\\' + s + '\\s\*(\\d\\.)*\\d+'), result);
break;
}
}
return newStr;
}
至此，这就是我的全部思路以及实现方式。
其中有一些正则表达式写不出，想来正则学得还是不够，只能用一些取巧的办法。测试用例也设计得不是太全面，可能会存在一些问题，但是就目前的测试来说，简单的算是是能通过的。
性能问题上：因为频繁的调用递归，致使复杂度大大增大，时间运行得也比原生eval时间要长。以下是我的测试例子：
const str = '1 + 2';
const str2 = '1 + 2 - 3';
const str3 = '1 + 2 + 3 / 4';
const str4 = '1 + 2 + 3 / 4 % 5';
const str5 = '1 + 2 * (3 + 4) + 5';
const str6 = '(1 + 2) * (3 + 4) + 5';
const str7 = '((1 + 2) + 3 / (4 % 6)) * 6';
console.time('myEval');
console.log('myEval: ', myEval(str));
console.log('myEval: ', myEval(str2));
console.log('myEval: ', myEval(str3));
console.log('myEval: ', myEval(str4));
console.log('myEval: ', myEval(str5));
console.log('myEval: ', myEval(str6));
console.log('myEval: ', myEval(str7));
console.timeEnd('myEval')
console.time('eval');
console.log('eval: ', eval(str));
console.log('eval: ', eval(str2));
console.log('eval: ', eval(str3));
console.log('eval: ', eval(str4));
console.log('eval: ', eval(str5));
console.log('eval: ', eval(str6));
console.log('eval: ', eval(str7));
console.timeEnd('eval')
关于js实现eval的方式：
//计算表达式的值
function evil(fn) {
var Fn = Function; //一个变量指向Function，防止有些前端编译工具报错
return new Fn('return ' + fn)();
}
// jquery2.0.3实现方式：
// Evaluates a script in a global context
globalEval: function( code ) {
var script,
indirect = eval;
code = jQuery.trim( code );
if ( code ) {
// If the code includes a valid, prologue position
// strict mode pragma, execute code by injecting a
// script tag into the document.
if ( code.indexOf("use strict") === 1 ) {
script = document.createElement("script");
script.text = code;
document.head.appendChild( script ).parentNode.removeChild( script );
} else {
// Otherwise, avoid the DOM node creation, insertion
// and removal by using an indirect global eval
indirect( code );
}
}
}
参考资料：
我只是一只小菜鸟，但我并没有停下学习的脚步^_^ 另外，觉得这篇文章不错，可以随手点个赞么？如需转载，请标明出处哟，求星星😊😊
