在 Python 中解析化学公式

Question

我正在尝试解决这个问题：https://leetcode.com/articles/number-of-atoms/#approach-1-recursion-accepted。

问题是：给定一个像C(Mg2(OH)4)2 这样的公式，返回一个包含元素及其计数的哈希表。元素名称总是以大写字母开头，后面可以跟一个小写字母。

我想我会首先解决最简单的情况：没有括号。

def bracket_hash(formula):
    element = ""
    atom_count = 0
    element_hash = {}

    for x in formula:
        if x.isupper():
            if element!="":
                element_hash[element] = 1
                element = ""
            element = x

        elif x.islower():
            element += x            

        else: 
            element_count = int(x)
            element_hash[element] = element_count
            element_count = 0
            element = ""

    if element!="":
        element_hash[element] = 1

    return element_hash

此代码非常适合以下情况：

print(bracket_hash("H2O"))
print(bracket_hash("CO2"))
print(bracket_hash("Mg2O4"))
print(bracket_hash("OH"))

现在我认为必须以某种方式使用堆栈来处理像OH(Ag3(OH)2)4 这样的多个括号的情况，这里 Ag 的计数必须是 3*4 而 O 和 H 的计数将是 2*4 + 1。

到目前为止，我是这样开始的：

def formula_hash(formula):
    stack = []
    final_hash = {}
    cur = ""
    i = 0

    while i < len(formula):
        if formula[i] == '(':
            j = i
            while formula[j]!=')':
                j = j + 1
            cur = formula[i:j]
            stack.append(bracket_hash(cur))
            cur = ""
            i = j + 1

但现在我被卡住了。

我有点卡住了，因为编码问题变得越来越长并且涉及到混合数据结构来解决。在这里他们使用哈希表和堆栈。

所以我的问题是：如何将这个问题分解为可管理的部分并解决它。如果我真的要解决这个问题，我必须将它映射到可管理的代码段。任何帮助将不胜感激。

谢谢。

Answer 1

我认为你可以使用递归来解决这个问题。以下是您的函数的工作方式：

• 像第一个代码中那样做，直到遇到左括号。
• 当您遇到左括号时，请找到相应的右括号。这可以用一个计数器来完成：将它初始化为 1，然后当你遇到新的左括号时，你会增加计数器，当你遇到右括号时，你会减少它。当计数器等于 0 时，您已找到匹配的右括号。
• 剪切括号之间的字符串并使用该字符串调用相同的函数（这里是递归方面）。
• 将返回字典中的值添加到当前字典中，乘以括号后面的数字。

如果您在实施此解决方案的某些部分时遇到问题，请告诉我，我会提供更多详细信息。

编辑：关于堆栈方法 堆栈方法只是模拟递归。它没有再次调用该函数并拥有本地计数器，而是拥有一堆计数器。当一个左括号打开时，它在这个上下文中计数，当它关闭时，它与包含它的上下文合并，并具有相应的多重性。

到目前为止，我更喜欢递归方法，它更自然。

Answer 2

您可能想在 Google 上搜索python parser generator。 解析器生成器 是一个库，可帮助开发人员为任何类型的公式或语言（技术上，任何“语法”）创建解析器，而无需从头开始完成所有工作。

您可能需要阅读一些内容才能了解化学式所遵循的语法类型。

一个有趣的 Python 概述是 this。