如何在 python3 中使用 AST 递归简化数学表达式？

Question

我有这个数学表达式：

tree = ast.parse('1 + 2 + 3 + x')

对应这个抽象语法树：

Module(body=[Expr(value=BinOp(left=BinOp(left=BinOp(left=Num(n=1), op=Add(), right=Num(n=2)), op=Add(), right=Num(n=3)), op=Add(), right=Name(id='x', ctx=Load())))])

我想简化它 - 也就是说，得到这个：

Module(body=[Expr(value=BinOp(left=Num(n=6), op=Add(), right=Name(id='x', ctx=Load())))])

根据 the documentation，我应该使用 NodeTransformer class。文档中的建议如下：

Keep in mind that if the node you’re operating on has child nodes you must either transform the child nodes yourself or call the generic_visit() method for the node first.

我尝试实现自己的转换器：

class Evaluator(ast.NodeTransformer):
    def visit_BinOp(self, node):
        print('Evaluating ', ast.dump(node))
        for child in ast.iter_child_nodes(node):
            self.visit(child)

        if type(node.left) == ast.Num and type(node.right) == ast.Num:
            print(ast.literal_eval(node))
            return ast.copy_location(ast.Subscript(value=ast.literal_eval(node)), node)
        else:
            return node

在这种情况下它应该做的是将1+2简化为3，然后将3+3简化为6。它确实简化了我想简化的二元运算，但它并没有更新原来的语法树。我尝试了不同的方法，但我仍然不明白如何递归地简化所有二进制操作（以深度优先的方式）。谁能指出我正确的方向？

谢谢。

Answer 1

visit_* 方法有三个可能的 return 值：

None表示该节点将被删除，
node（节点本身）这意味着不会应用任何更改，
一个新节点，它将取代旧节点。

因此，当您想用 Num 替换 BinOp 时，您需要 return 一个新的 Num 节点。表达式的计算不能通过 ast.literal_eval 完成，因为这个函数只计算文字（不是任意表达式）。例如，您可以使用 eval。

所以你可以使用下面的节点转换器class:

import ast

class Evaluator(ast.NodeTransformer):
    ops = {
        ast.Add: '+',
        ast.Sub: '-',
        ast.Mult: '*',
        ast.Div: '/',
        # define more here
    }

    def visit_BinOp(self, node):
        self.generic_visit(node)
        if isinstance(node.left, ast.Num) and isinstance(node.right, ast.Num):
            # On Python <= 3.6 you can use ast.literal_eval.
            # value = ast.literal_eval(node)
            value = eval(f'{node.left.n} {self.ops[type(node.op)]} {node.right.n}')
            return ast.Num(n=value)
        return node

tree = ast.parse('1 + 2 + 3 + x')
tree = ast.fix_missing_locations(Evaluator().visit(tree))
print(ast.dump(tree))

如何在 python3 中使用 AST 递归简化数学表达式？

How to recursively simplify a mathematical expression with AST in python3?

recursion

abstract-syntax-tree

python-3.x