基于语法树,go语言实现简单的计算器

计算部分cal.go

package main

// token :数字,+,-,*,/,换行符(\n)忽略
// 先乘除再加减,乘除的优先级大于加减


// 文法
//
//  A->MD
//  M->数字N
//
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD
// 计算
func calA(A *TreeA) int {
    if A == nil {
        return 0
    }
    m := calM(A.M)
    total := calD(m, A.D)
    return total
}

func calM(M *TreeM) int {
    if M == nil {
        return 0
    }
    total := calN(M.Num, M.N)
    return total
}

func calD(m int, D *TreeD) int {
    if D == nil {
        return m
    }
    if D.Op == OpPlus {
        m += calM(D.M)
    }
    if D.Op == OpSub {
        m -= calM(D.M)
    }
    m = calD(m, D.D)
    return m
}

func calN(m int, N *TreeN) int {
    if N == nil {
        return m
    }
    for next := N; next != nil; next = next.N {
        if next.Op == OpMul {
            m *= next.Num
        }
        if next.Op == OpDiv {
            m /= next.Num
        }
    }
    return m
}

main.go

package main

import (
    "fmt"
    "os"
)

var data []byte
var level int

func main() {
    var err error
    data, err = os.ReadFile(os.Args[1])
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    treeA := parseA()
    result := calA(treeA)
    fmt.Println(result)
}

语法树解析parse.go

package main

import "fmt"

func charConvertToNum(data []byte) int {
    var num int
    for i := 0; i < len(data); i++ {
        charToNum := data[i] - charZero
        num = num*10 + int(charToNum)
    }
    return num
}

// 文法
//  A->MD
//  M->数字N
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD

func parseA() *TreeA {

    printLevel("A", level, "")
    level++
    getNextToken()
    treeM := parseM()
    treeD := parseD()
    treeA := &TreeA{
        M: treeM,
        D: treeD,
    }
    return treeA
}

// 文法
//
//  A->MD
//  M->数字N
//
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD
func parseM() *TreeM {
    expectToken(TokenNumber)
    num := charConvertToNum(currentTokenValue)
    printLevel("M", level, currentTokenStr)
    level++
    getNextToken()
    treeN := parseN()
    var treeM = &TreeM{
        Num: num,
        N:   treeN,
    }
    return treeM
}

// 文法
//
//  A->MD
//  M->数字N
//
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD
func parseN() *TreeN {
    var op int
    var tokenStr string
    switch currentToken {
    case TokenMul:
        op = OpMul
    case TokenDiv:
        op = OpDiv
    default:
        return nil
    }

    tokenStr += currentTokenStr
    getNextToken()
    expectToken(TokenNumber)
    num := charConvertToNum(currentTokenValue)
    tokenStr += currentTokenStr
    printLevel("N", level, tokenStr)
    getNextToken()
    N := parseN()
    treeN := &TreeN{
        Op:  op,
        Num: num,
        N:   N,
    }
    return treeN
}

var tokenDes = map[int]string{
    TokenNumber: "数字",
    TokenPlus:   "加号",
    TokenSub:    "减号",
    TokenMul:    "乘号",
    TokenDiv:    "除号",
}

// 文法
//
//  A->MD
//  M->数字N
//
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD
func parseD() *TreeD {
    var op int
    switch currentToken {
    case TokenPlus:
        op = OpPlus
    case TokenSub:
        op = OpSub
    case TokenMul, TokenDiv, TokenNumber:
        panic(fmt.Errorf("要么是加,要么是减,要么不是token,不能是乘,除,数字,currentToken:%s,currentTokenStr:%s,line:%d,column%d", tokenDes[currentToken], currentTokenStr, currenLine, currenColumn))
    case TokenEnd:
        fmt.Println("解析结束")
        return nil
    }
    printLevel("D", level, currentTokenStr)
    level++
    getNextToken()
    M := parseM()
    D := parseD()
    treeD := &TreeD{
        Op: op,
        M:  M,
        D:  D,
    }
    return treeD
}

token部分 token.go

package main

import "fmt"

// 词法
// token : +,-,*,/,数字
// \n,空格忽略

// 文法
//  A->MD
//  M->数字N
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD

const (
    TokenNumber = 0
    TokenPlus   = 1
    TokenSub    = 2
    TokenMul    = 3
    TokenDiv    = 4
    TokenEnd    = 5
)

// 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 对应数字0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
// 空格
// + ,-,*,/
// 换行符号
const (
    charZero  = 48
    charOne   = 49
    charTwo   = 50
    charThree = 51
    charFour  = 52
    charFive  = 53
    charSix   = 54
    charSeven = 55
    charEight = 56
    charNine  = 57
    charEmpty = 32 //空格
    charPlus  = 43  // +
    charSub   = 45  //-
    charMul   = 42 //*
    charDiv   = 47  // /
    charWrap  = 10  //换行\n
    charEOF   = 111 //没有字符了
)

var currentToken int
var currentTokenStr string
var currenLine int = 1
var currenColumn int = 0
var preColumn int = 0
var prevLine int = 1
var currentChar byte
var currentTokenValue []byte

// var currenChar int
var currentDataPoint = -1

func printLevel(parseName string, level int, token string) {
    var s = ""
    for i := 0; i < level; i++ {
        s += "\t"
    }
    fmt.Printf("%sparseName=%s,token=%s\n", s, parseName, token)
}

func backChar() {
    currenLine = prevLine
    currenColumn = preColumn
    currentDataPoint--
    if currentDataPoint >= 0 && currentDataPoint <= len(data) {
        currentChar = data[currentDataPoint]
    }
}

// 获取下一个字符
func getNextChar() {
    preColumn = currenColumn
    prevLine = currenLine
    currentDataPoint++
    if currentDataPoint >= len(data) {
        currentChar = charEOF
        return
    }
    currentChar = data[currentDataPoint]
    switch currentChar {
    case charWrap:
        currenLine++
        currenColumn = 0
    default:
        currenColumn++
    }

}

func getNextToken() {
    for {
        getNextChar()
        switch currentChar {
        case charEOF:
            currentToken = TokenEnd
            return
        case charEmpty: // 空字符
            currentTokenStr = ""
        case charWrap: //\n换行
            currentTokenStr = "\n"
        case charZero:
            currentTokenStr = "0"
            currentToken = TokenNumber
            return
        case charOne, charTwo, charThree, charFour, charFive, charSix, charSeven, charEight, charNine: // 1-9
            currentTokenStr = ""
            currentTokenStr += string(currentChar)
            var charArr []byte
            charArr = append(charArr, currentChar)
            for {
                getNextChar()
                switch currentChar {
                case charZero, charOne, charTwo, charThree, charFour, charFive, charSix, charSeven, charEight, charNine: //数字
                    currentTokenStr += string(currentChar)
                    charArr = append(charArr, currentChar)

                case charWrap:
                default:
                    currentTokenValue = charArr
                    backChar()
                    currentToken = TokenNumber
                    return
                }
            }
        case charPlus: // +
            currentToken = TokenPlus
            currentTokenStr = "+"
            return
        case charSub: // -
            currentToken = TokenSub
            currentTokenStr = "-"
            return
        case charMul: // *
            currentToken = TokenMul
            currentTokenStr = "*"
            return
        case charDiv: // /
            currentToken = TokenDiv
            currentTokenStr = "/"
            return
        default:
            errMsg, _ := fmt.Printf("非法的字符%c,在第%d行,%d列", data[currentDataPoint], currenLine, currenColumn)
            panic(errMsg)
        }

    }

}

func expectToken(token int) {
    if currentToken != token {
        errmsg, _ := fmt.Printf("期望%s,实际%s,错误的字符串%s,所在行%d,所在列%d", tokenDes[token], tokenDes[currentToken], currentTokenStr, currenLine, currenColumn)
        panic(errmsg)
    }
}

树结构体部分tree.go

package main

const (
    OpPlus = 1
    OpSub  = 2
    OpMul  = 3
    OpDiv  = 4
)

// 文法
//
//  A->MD
//  M->数字N
//
// N->*数字N|/数字N
// D->+MD|-MD
type TreeA struct {
    M *TreeM
    D *TreeD
}

type TreeM struct {
    Num int
    N   *TreeN
}

type TreeN struct {
    Op  int
    Num int
    N   *TreeN
}

type TreeD struct {
    Op int
    M  *TreeM
    D  *TreeD
}

过程就是先根据一个个token生成一颗语法树,然后解析语法树木,计算最终结果

最后编辑于
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