简介
1.在编译原理中,一个算数表达式通常是词法分析器形成词法单元,而后这些词法单元在通过 语法分析器 构建语法分析树,最终形成一个抽象的语法分析树.这里的词法分析器和语法分析器都可以看成是解释器
2.解释器模式(Interpreter Pattern):是指定一个语言(表达式),定义它的文法的一种表示,并定义一个解释器,使用该解释器来解释语言中的句子(表达式)
3.应用场景
- 应用可以将一个需要执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树.
- 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来表达
- 一个简单的语法需要解释的场景
4.这样的例子还有:比如编译器.运算表达式,正则表达式,机器人等
原理类图与角色分析
1.类图
类图
2.角色分析
Context:是环境角色,含有解释器之外的全局信息
AbstractExpression:抽象表达式,声明一个抽象的解释操作,这个方法为抽象语法树中所有节点共享
TerminalExpression: 为终结者表达式.实现与文法中的终结符相关的解释操作
NoTerminalExpression : 为非终结者表达式,为文法中的非终结符实现的解释操作
说明:输入Context 和 TerminalExpression信息通过Cilent 输入即可
案例分析 四则运算问题
通过解释器模式来实现四则运算,如计算 a+b-c 的值 具体要求
1.先输入表达式的形式 比如 a+b+c-d-e 要求表达式的字母不能重复,
2,分别输入 a,b,c,d,e 的值
3.然后计算出结果
计算结果
问题分析
1.编写一个方法,接收表达式的形式,然后根据用户输入的数值进行解析计算,得到结果
2.问题分析:如果输入新的运算符.比如 / * 等等 不利于拓展 另外一个方法来解析会造成程序结构混乱
3.解决方案:可以考虑使用解释器模式 即 : 表达式 ==>> 解释器 (可以有多种) ==>> 结果
解释器模式实现四则运算
1.思路和图解分析
类图
2.代码实现
public class AddExpression extends SymbolExpression {
public AddExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return super.left.interpreter(var) + super.right.interpreter(var);
}
}
public class Calculator {
// 定义表达式
private Expression expression;
// 构造函数传参，并解析
public Calculator(String expStr) {
// 安排运算先后顺序
Stack<Expression> stack = new Stack<>();
char[] charArray = expStr.toCharArray();
Expression left = null;
Expression right = null;
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
switch (charArray[i]) {
case '+': //
left = stack.pop();//
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));//
stack.push(new AddExpression(left, right));//
break;
case '-': //
left = stack.pop();
right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));
stack.push(new SubExpression(left, right));
break;
default:
stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i])));
break;
}
}
this.expression = stack.pop();
}
public int run(HashMap<String, Integer> var) {
return this.expression.interpreter(var);
}
}
public abstract class Expression {
public abstract int interpreter(HashMap<String, Integer> var);
}
public class SubExpression extends SymbolExpression {
public SubExpression(Expression left, Expression right) {
super(left, right);
}
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return super.left.interpreter(var) - super.right.interpreter(var);
}
}
/**
* 抽象运算符号解析器 这里，每个运算符合都只和自己左右两个数字有关系，
* 但左右两个数字有可能也是一个解析的结果，无论何种类型，都是Expression类的实现类
*
* @author Administrator
*
*/
public class SymbolExpression extends Expression {
protected Expression left;
protected Expression right;
public SymbolExpression(Expression left, Expression right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
@Override
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
// TODO Auto-generated method stub
return 0;
}
}
public class VarExpression extends Expression {
private String key;
public VarExpression(String key) {
this.key = key;
}
@Override
public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
return var.get(this.key);
}
}
测试
public class ClientTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// TODO Auto-generated method stub
String expStr = getExpStr();
HashMap<String, Integer> var = getValue(expStr);
Calculator calculator = new Calculator(expStr);
System.out.println("运算结果：" + expStr + "=" + calculator.run(var));
}
// 获得表达式
public static String getExpStr() throws IOException {
System.out.print("请输入表达式：");
return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
}
// 获得值映射
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("请输入" + String.valueOf(ch) + "的值：");
String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in));
}
}
}
return map;
}
}
测试结果
请输入表达式：a+b+c-d-e
请输入a的值：10
请输入b的值：50
请输入c的值：12
请输入d的值：78
请输入e的值：20
运算结果：a+b+c-d-e=-26
解释器设计模式在Spring框架应用的源码分析
1.Spring框架中,SpelExpressionParser 就使用到解释器模式
import org.springframework.expression.Expression;
import org.springframework.expression.spel.standard.SpelExpressionParser;
public class Interpreter {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
//创建一个 Parser 对象
SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
//
//通过 Parser 对象 获取到一个Expression对象
//会根据不同的 Parser 对象 ，返回不同的 Expression对象
Expression expression = parser.parseExpression("10 * (2 + 1) * 1 + 66"); //96
int result = (Integer) expression.getValue();
System.out.println(result);
}
}
解释器模式的注意事项和细节
1.当有一个语言需要解释执行.可将该语言中的句子表示为一个抽象语法树,就可以考虑使用编译器模式,让程序具有良好的拓展性
2.应用场景:编译器,运算表达式计算.正则表达式,机器人等
3.使用解释器可能带来的问题:解释器模式会引起类膨胀,解释器模式采用递归调用方法,将会导致调试程序非常复杂,效率可能降低
