[Java代码] java数学表达式计算 QLExpress

最新推荐文章于 2025-04-24 22:08:32 发布

SDHDFK

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本文介绍如何使用Java来解析和计算QLExpress格式的数学表达式，详细讲解了相关算法和步骤，帮助读者理解如何处理复杂数学计算。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

你想知道 a love b = ? 吗，你想随意定义自己的操作符号吗？请使用 QLExpress工具包
这个表达式相对别的计算工具，优点主要体现在：
A、不需要预先加载可能需要的所有属性值
B、用户可以根据业务需要自定义操作符号和函数
C、可以同步输出判断错误信息，有利于提高业务系统在规则判断等使用场景下的用户体验。减少业务系统相关的处理代码。

主要用途：一些业务规则的组合判断，同时需要输出相关的错误信息

执行的流程：
1、单词分解
2、语法分析

最简单Hello范例：

String express = "10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2";
ExpressRunner runner = new ExpressRunner();
Object result = runner.execute(express, null, false, null);
System.out.println("表达式计算：" + express + " = " + result);

其它范例：
ExpressRunner runner = new ExpressRunner();
runner.addOperator("love", new LoveOperator("love"));
runner.addOperatorWithAlias("属于", "in", "用户$1不在允许的范围");
runner.addOperatorWithAlias("myand", "and", "用户$1不在允许的范围");
runner.addFunction("累加", new GroupOperator("累加"));
runner.addFunction("group", new GroupOperator("group"));
runner.addFunctionOfClassMethod("isVIP", BeanExample.class.getName(),
"isVIP", new String[] { "String" }, "$1不是VIP用户");
runner.addFunctionOfClassMethod("取绝对值", Math.class.getName(), "abs",
new String[] { "double" }, null);
runner.addFunctionOfClassMethod("转换为大写", BeanExample.class.getName(),
"upper", new String[] { "String" }, null);

在这个计算引擎里面，执行下述表达式结果：
Example 0 : System.out.println("ss") = null
Example 1 : unionName = new com.ql.util.express.test.BeanExample("张三").unionName("李四") = 张三-李四
Example 2 : group(2,3,4) = 9
Example 3 : 取绝对值(-5.0) = 5.0
Example 4 : max(2,3,4,10) = 10
Example 5 : max(3,2) + 转换为大写("abc") = 3ABC
Example 6 : c = 1000 + 2000 = 3000
Example 7 : b = 累加(1,2,3)+累加(4,5,6) = 21
Example 8 : 三星卖家 and 消保用户 = true
Example 9 : 'a' love 'b' love 'c' love 'd' = d{c{b{a}b}c}d
Example 10 : 10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2 = 117
Example 11 : ( (1+1) 属于 (4,3,5)) and isVIP("玄难") = false
系统输出的错误提示信息:[用户 2 不在允许的范围, 玄难不是VIP用户]

表达式支持概述：
1、基本的java语法：
A、四则运算 : 10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2
B、boolean运算: 3 > 2 and 2 > 3
C、创建对象，对象方法调用，静态方法调用:new com.ql.util.express.test.BeanExample("张三").unionName("李四")
D、变量赋值：a = 3 + 5
F、支持 in,max,min: (a in (1,2,4)) and (b in("abc","bcd","efg"))
2、提供表达式上下文，属性的值不需要在初始的时候全部加入，
而是在表达式计算的时候，需要什么信息才通过上下文接口获取
避免因为不知道计算的需求，而在上下文中把可能需要的数据都加入。
runner.execute("三星卖家 and 消保用户",errorList,true,expressContext)
"三星卖家"和"消保用户"的属性是在需要的时候通过接口去获取。
3、可以将计算结果直接存储到上下文中供后续业务使用。例如：
runner.execute("c = 1000 + 2000",errorList,true,expressContext);
则在expressContext中会增加一个属性c=3000，也可以在expressContext实现直接的数据库操作等。
4、可以将类和Spring对象的方法映射为表达式计算中的别名，方便其他业务人员的立即和配置。例如：
将 Math.abs() 映射为 "取绝对值"。则 "取绝对值(-5.0)" = "5.0"
runner.addFunctionOfClassMethod("取绝对值", Math.class.getName(), "abs",new String[] { "double" }, null);
5、可以为已经存在的boolean运算操作符号设置别名，增加错误信息同步输出，在计算结果为false的时候，同时返回错误信息。例如：
runner.addOperatorWithAlias("属于", "in", "用户$1不在允许的范围")。
用户自定义的函数同样也可以设置错误信息：例如：
runner.addFunctionOfClassMethod("isOk", BeanExample.class.getName(),"isOk", new String[] { "String" }, "$1 不是VIP用户");

则在调用List errorList = new ArrayList();
Object result =runner.execute("( (1+1) 属于 (4,3,5)) and isOk("玄难")",errorList,true,null);
执行结果 result = false.同时在errorList中还会返回2个错误原因：
1、"用户 2 不在允许的范围"，2、玄难不是VIP用户
这在业务系统需要进行规则计算，同时需要返回

6、可以自定义计算函数。例如：
自定一个操作函数 group：
class GroupOperator extends Operator {
public GroupOperator(String aName) {
this.name= aName;
}
public Object executeInner(Object[] list)throws Exception {
Object result = new Integer(0);
for (int i = 0; i < list.length; i++) {
result = OperatorOfNumber.Add.execute(result, list[i]);
}
return result;
}
}
然后增加到运算引擎：
runner.addFunction("累加", new GroupOperator("累加"));
runner.addFunction("group", new GroupOperator("group"));
则执行：group(2,3,4) = 9 ,累加(1,2,3)+累加(4,5,6)=21
7、可以自定义新的操作符号。自定义的操作符号优先级设置为最高。例如：
自定一个操作函数 love：
class LoveOperator extends Operator {
public LoveOperator(String aName) {
this.name= aName;
}
public Object executeInner(Object[] list)
throws Exception {
String op1 = list[0].toString();
String op2 = list[1].toString();
String result = op2 +"{" + op1 + "}" + op2;
return result;
}
}
然后增加到运算引擎：
runner.addOperator("love", new LoveOperator("love"));
则执行：'a' love 'b' love 'c' love 'd' = "d{c{b{a}b}c}d"
8、运算引擎在没有预编译的情况下，执行10万次 "10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2" 耗时：3.187秒
runner.execute("10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2", null, false,null);
在打开预编译缓存开关的情况下，执行10万次 "10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2" 耗时： 0.171秒
runner.execute("10 * 10 + 1 + 2 * 3 + 5 * 2", null, true,null);
运行引擎是线程安全的。在业务系统中实际使用过程中应该打开缓存预编译的开关，性能会更加。
可以调用clearExpressCache()清除缓存。
在开启开关的情况下，会缓存解析后的最后执行指令如下所示，
避免了字符串解析、词法分析、语法分析等步骤，简单对比一下，会提高30倍的速度：
1:LoadData 10
2:LoadData 10
3:OP : * OPNUMBER[2]
4:LoadData 1
5:OP : + OPNUMBER[2]
6:LoadData 2
7:LoadData 3
8:OP : * OPNUMBER[2]
9:OP : + OPNUMBER[2]
10:LoadData 5
11:LoadData 2
12:OP : * OPNUMBER[2]
13:OP : + OPNUMBER[2]
9、这个表达式相对别的计算工具，有点主要体现在：
A、不需要预先加载可能需要的所有属性值
B、用户可以根据业务需要自定义操作符号和函数
C、可以同步输出判断错误信息，有利于提高业务系统在规则判断等使用场景下的用户体验。减少业务系统相关的处理代码。
10、后续可以进一步优化的地方：
A、现有的单词拆解、词法分析、语法分析都是自己写的山寨版，可以利用其他成熟的开源工具。
B、优化具体的操作指令，提高单个操作符号的运行效率
C、经过简单的扩展支持自定义代码片段的运行。