如何不借助库函数解析张量字符串的维度形状？

核心思路 #

要解析张量字符串的形状，我们需要跟踪嵌套维度的层级，统计每个维度的元素数量：

1. 用两个栈分别记录每个维度的分隔符（,）数量，以及该维度是否包含有效元素（解决空数组判断问题）。
2. 用有序映射记录每个维度深度对应的大小，确保同层级维度只保留一个有效值（假设输入张量合法，同维度元素形状一致）。
3. 遍历字符串时，仅关注[、]、,和数字字符，忽略空格、换行等无关内容。

实现代码 #

#include <vector>
#include <stack>
#include <map>
#include <string>
#include <cctype>

std::vector<int> parse_shape_from_tensor_string(std::string s){
    std::stack<int> delimiter_counts;
    std::stack<bool> has_element;
    std::map<int, int> depth_size_map;
    int current_depth = 0;

    for(char c : s){
        if(c == '['){
            current_depth++;
            // 标记父维度存在元素（当前子数组是父维度的一个元素）
            if(current_depth > 1 && !has_element.empty()){
                has_element.top() = true;
            }
            delimiter_counts.push(0);
            has_element.push(false);
        } else if(c == ','){
            if(!delimiter_counts.empty()){
                int& top_val = delimiter_counts.top();
                top_val++;
            }
        } else if(c == ']'){
            if(!delimiter_counts.empty() && !has_element.empty()){
                bool element_exist = has_element.top();
                has_element.pop();
                int delimiters = delimiter_counts.top();
                delimiter_counts.pop();
                
                // 空数组大小为0，非空数组大小为分隔符数+1
                int dim_size = element_exist ? (delimiters + 1) : 0;
                depth_size_map[current_depth] = dim_size;
                
                current_depth--;
                // 标记父维度存在元素（当前子数组已确认是有效元素）
                if(current_depth > 0 && !has_element.empty()){
                    has_element.top() = true;
                }
            }
        } else if(isdigit(c)){
            // 遇到数字，标记当前维度存在有效元素
            if(!has_element.empty()){
                has_element.top() = true;
            }
        }
        // 忽略空格、制表符等无关字符
    }

    std::vector<int> shape;
    // map按维度深度从小到大遍历，得到从外到内的形状
    for(auto& pair : depth_size_map){
        shape.push_back(pair.second);
    }

    return shape;
}

关键逻辑说明 #

1. 维度层级跟踪：遇到[时增加深度，并初始化当前维度的分隔符计数和元素存在标记；遇到]时减少深度，计算当前维度大小。
2. 空数组处理：通过has_element栈判断维度是否包含有效元素，空数组（[后直接跟]）的大小记为0。
3. 维度大小计算：非空维度的大小等于分隔符数量加1（n个元素对应n-1个分隔符）。
4. 结果生成：利用有序映射的特性，按维度深度从小到大取出大小，得到从外到内的张量形状。

测试案例 #

• 输入"[[[1,2,3],[4,5,6]]]" → 返回[1,2,3]
• 输入"[1,2,3,4]" → 返回[4]
• 输入"[[[],[]]]" → 返回[1,2,0]
• 输入"[]" → 返回[0]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sakura