解釋器模式（Interpreter Pattern）
1.基本介紹
- 在編譯原理中，一個(gè)算術(shù)表達(dá)式通過詞法分析器形成詞法單遠(yuǎn)，而這些詞法單遠(yuǎn)再通過語法分析器構(gòu)建語法分析樹，最終形成一顆抽象的語法分析樹，（詞法分析器和語法分析器都可以看做是解釋器）
- 解釋器模式是指給定一個(gè)語言（表達(dá)式），定義它的文法的一種表示，并定義一個(gè)解釋器，使用該解釋器來解釋語言中的句子（表達(dá)式）。
2.應(yīng)用場(chǎng)景
- 可以將一個(gè)需要解釋執(zhí)行的語言中的句子表示為一個(gè)抽象語法樹。
- 一些重復(fù)出現(xiàn)的問題可以用一種簡(jiǎn)單的語言來表達(dá)。
- 一個(gè)簡(jiǎn)單語法需要解釋的場(chǎng)景（比如編譯器，運(yùn)算表達(dá)式計(jì)算，正則表達(dá)式，機(jī)器人）。
3.解釋器原理類圖
說明： 1. Context:是環(huán)境角色，含有解釋器之外的全局信息。
2. AbstractExpression： 抽象表達(dá)式，聲明一個(gè)抽象的解釋操作，這個(gè)方法為抽象語法樹中所有的節(jié)點(diǎn)所共享。
3. TerminalExpression: 為終結(jié)符表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)與文法中的終結(jié)符相關(guān)的解釋操作。
4. NonTermialExpression:為非終結(jié)符表達(dá)式，為文法中的非終結(jié)符實(shí)現(xiàn)解釋操作。
5. 輸入（Context he TerminalExpression） 信息通過Client 輸入即可。
4.四則運(yùn)算問題
通過解釋器模式來實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算，如計(jì)算a+b-c的值，具體要求文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-826843.html
- 先輸入表達(dá)式的形式，比如a+b+c-d+e ,要求表達(dá)式的字母不能重復(fù)。
- 在分別輸入a,b,c,d,e的值。
- 最后求出結(jié)果：如圖：
5.解釋器模式來實(shí)現(xiàn)四則
- 要求： 計(jì)算a+b-c的值
- 類圖分析
- 代碼實(shí)現(xiàn)
/**
* 抽象類表達(dá)式，通過HashMap 鍵值對(duì), 可以獲取到變量的值
*/
public abstract class Expression {
// a + b - c
// 解釋公式和數(shù)值, key 就是公式(表達(dá)式) 參數(shù)[a,b,c], value就是就是具體值
// HashMap {a=10, b=20}
public abstract int interpreter(HashMap<String, Integer> var);
}
public class Calculator {
// 定義表達(dá)式
private Expression expression;
// 構(gòu)造函數(shù)傳參，并解析
public Calculator(String expStr) { // expStr = a+b
// 安排運(yùn)算先后順序
Stack<Expression> stack = new Stack<>();
// 表達(dá)式拆分成字符數(shù)組
char[] charArray = expStr.toCharArray();// [a, +, b]
Expression left = null;
Expression right = null;
//遍歷我們的字符數(shù)組， 即遍歷 [a, +, b]
//針對(duì)不同的情況，做處理
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
switch (charArray[i]) {
case '+': //
left = stack.pop();// 從stack取出left => "a"
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));// 取出右表達(dá)式 "b"
stack.push(new AddExpression(left, right));// 然后根據(jù)得到left 和 right 構(gòu)建 AddExpresson加入stack
break;
case '-': //
left = stack.pop();
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));
stack.push(new SubExpression(left, right));
break;
default:
//如果是一個(gè) Var 就創(chuàng)建要給 VarExpression 對(duì)象，并push到 stack
stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i])));
break;
}
}
//當(dāng)遍歷完整個(gè) charArray 數(shù)組后，stack 就得到最后Expression
this.expression = stack.pop();
}
public int run(HashMap<String, Integer> var) {
//最后將表達(dá)式a+b和 var = {a=10,b=20}
//然后傳遞給expression的interpreter進(jìn)行解釋執(zhí)行
return this.expression.interpreter(var);
}
}
/**
* 減法解釋器
*/
public class SubExpression extends SymbolExpression {
public SubExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
//求出left 和 right 表達(dá)式相減后的結(jié)果
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return super.left.interpreter(var) - super.right.interpreter(var);
}
}
/**
* 加法解釋器
*/
public class AddExpression extends SymbolExpression {
public AddExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
//處理相加
//var 仍然是 {a=10,b=20}..
//一會(huì)我們debug 源碼,就ok
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
//super.left.interpreter(var) ： 返回 left 表達(dá)式對(duì)應(yīng)的值 a = 10
//super.right.interpreter(var): 返回right 表達(dá)式對(duì)應(yīng)值 b = 20
return super.left.interpreter(var) + super.right.interpreter(var);
}
}
/**
* 變量的解釋器
*/
public class VarExpression extends Expression {
private String key; // key=a,key=b,key=c
public VarExpression(String key) {
this.key = key;
}
// var 就是{a=10, b=20}
// interpreter 根據(jù) 變量名稱，返回對(duì)應(yīng)值
@Override
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return var.get(this.key);
}
}
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// TODO Auto-generated method stub
String expStr = getExpStr(); // a+b
HashMap<String, Integer> var = getValue(expStr);// var {a=10, b=20}
Calculator calculator = new Calculator(expStr);
System.out.println("運(yùn)算結(jié)果：" + expStr + "=" + calculator.run(var));
}
// 獲得表達(dá)式
public static String getExpStr() throws IOException {
System.out.print("請(qǐng)輸入表達(dá)式：");
return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
}
// 獲得值映射
public static HashMap<String, Integer> getValue(String expStr) throws IOException {
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
for (char ch : expStr.toCharArray()) {
if (ch != '+' && ch != '-') {
if (!map.containsKey(String.valueOf(ch))) {
System.out.print("請(qǐng)輸入" + String.valueOf(ch) + "的值：");
String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in));
}
}
}
return map;
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-826843.html
6. 注意事項(xiàng)和細(xì)節(jié)
- 當(dāng)一個(gè)語言需要解釋中興，可將該語言中的句子表示為一個(gè)抽象語法樹，就可以考慮使用解釋器模式，讓程序具有良好的擴(kuò)展性。
- 可能帶來的問題：會(huì)引起類膨脹，解釋器模式采用遞歸調(diào)用方法，將會(huì)導(dǎo)致調(diào)試非常復(fù)雜，效率可能降低。
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