对于可以具有不同状态的结构，我应该使用哪种设计模式？答案

【问题标题】：What sort of design pattern should I be using for a structure that can have different states?对于可以具有不同状态的结构，我应该使用哪种设计模式？
【发布时间】：2015-03-12 14:30:41
【问题描述】：

我正在制作一个基于运算符优先级将数学方程构建到树中的程序，例如x^2+5*x+1 变为

           /       \
          /         \
        x^2+5*x  +   1
       /   \ 
      /     \
    x^2  +  5*x
   / \      / \
  x ^ x    5 * x

我一直用于树结节的数据结构是

struct node
{
    std::string eq;
    oper op;
    node * LHS;
    node * RHS;
};

oper 定义为

enum oper { NONE, ADD, SUB, MULT, DIV, EXP };

我上面画的树的根节点因此可以表示为

{ "x^2+5*x+1", PLUS, ->{ "x^2+5*x", PLUS, ..., ... }, ->{"1", NONE, NULL, NULL} }

如果这有意义的话。

在编写构建这棵树的算法时，我意识到随着这棵树的构建，它的节点具有不同的“状态”，这使得我的代码在尝试处理这些状态时变得混乱和重复。例如，我有一大段代码，就像

        if (rootNode == nullptr)
        {
            rootNode = new node;
            rootNode = thisNode;
        }
        else
        {
            if (rootNode->RHS == nullptr)
            {
                rootNode->RHS = thisNode;
            }
            else
            {
                if (thisNode->op < rootNode->op)
                {
                    node * temp = rootNode;
                    rootNode = thisNode;
                    rootNode->LHS = temp;
                }
                else
                {
                    rootNode->RHS = thisNode;
                }

            }
        }

以及其他我正在检查指针是否为NULL 并试图确定node 的构建量和yada-yada 的东西。我觉得我应该将我的 node 对象从 structs 更改为 classes 并找出某种使事情变得更清洁的方法，以及节点具有的某种“状态”，相当于“有一个左侧和一个运算符，但还没有右侧”等等。

关于如何利用 C++ 来做到这一点的任何想法？

【问题讨论】：

也许这个公认的答案至少可以作为一个起点？ stackoverflow.com/questions/17806760/binary-expression-tree-c
我会将结构更改为类，使用继承对不同类型的运算符进行建模，并在这些类中封装不同的行为。在构造过程中，我会确保节点在构造函数中获取所有数据并在此之后保持不可变，除非您以后想操作树结构。
不是答案，因为我不确定这是否是适合这种情况的正确解决方案，但状态可以由 state pattern 处理
这个问题很好但是太宽泛了。我们不知道您想对树执行哪些操作，也不知道树是否应该是可变的。一般来说，继承在这里并不是一个好的解决方案。我的直觉告诉我，你想要一个 STL 风格的数据结构、迭代器和算法分离。

标签： c++ oop design-patterns data-structures tree

【解决方案1】：

为了评估方程，您可以使用解释器模式： https://github.com/iluwatar/java-design-patterns#interpreter

为了简化代码并避免在算法中显式检查 null，我建议您尝试 Null Object 模式： https://github.com/iluwatar/java-design-patterns#null-object

这些示例是用 Java 编写的，但希望您能理解。

【讨论】：