java输入“算术表达式”的文本，如何计算表达式的值

问题：

java中输入输入“算术表达式”的文本，如何计算表达式的值？例如输入1+2/2+2*(3+1);如何直接给出10.

 

方法：

在动态语言中如python,groovy中，这些根本不是问题，到java语言中，就变成了一件挺难的事。我想到几个解决方案：

1）java中调用动态语言groovy,scala

利用动态语言能支持的这个特性，java集成调用下，当然能完成这个功能

2）手动自定义语言解析器，解析表达式文本，然后执行表达式

具体的做法可参考这篇文章，用解释器模式来做 http://blog.youkuaiyun.com/tnt32/article/details/7829288

3）用antlr自定义DSL

这个比较强大，antlr用来作这个有点大材小用，antlr是什么可参见：http://www.antlr.org/

参考资料：

http://www.antlr.org/wiki/display/ANTLR3/ANTLR+v3+documentation

http://www.antlr.org.cn/ 出品的 《antlr教材.pdf》

 

antlr实现

自定义文法：

grammar D;
options{output=AST;}
program:statement+;
statement:expression';'!;
expression:multExpr(('+'^|'-' ^)multExpr)*;
multExpr:atom(('*'^|'/'^)atom)*;
atom:INT| '('!expression')'!;
INT:'0'..'9' +;
WS:(' ' |'\t' |'\n' |'\r' )+{skip();};

 

然后利用antlrWorks工具，自动生成解析器：DLexer.java,,DParser.java

 

因为antlr只完成了词法、语法的识别，所以需要自己编写语义：

package org.mike;

import org.antlr.runtime.ANTLRInputStream;
import org.antlr.runtime.CommonTokenStream;
import org.antlr.runtime.tree.BaseTree;
import org.antlr.runtime.tree.Tree;

//1+1*3+(1+1)*3;
public class App {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ANTLRInputStream input = new ANTLRInputStream(System.in);
        DLexer lexer = new DLexer(input);
        CommonTokenStream tokens = new CommonTokenStream(lexer);
        DParser parser = new DParser(tokens);
        DParser.program_return r = parser.program();
        System.out.println(((BaseTree) r.getTree()).toStringTree());
        BaseTree tree = (BaseTree) r.getTree();

        System.out.println(calcNode(tree));
    }

    public static int calcNode(Tree tree) {
        if (tree.getChildCount() == 0) {
            return Integer.parseInt(tree.getText());
        }
        if (tree.getChildCount() != 2) {
            throw new RuntimeException("node " + tree.getText() + "illegal expression"
                    + "tree.getChildCount() = " + tree.getChildCount());
        }

        int leftChildValue = calcNode(tree.getChild(0));
        int rightChildVale = calcNode(tree.getChild(1));
        String sign = tree.getText().trim();

        return doCalc(sign, leftChildValue, rightChildVale);
    }

    private static int doCalc(String sign, int leftChildValue, int rightChildVale) {
        if (sign.equals("+")) {
            return leftChildValue + rightChildVale;
        } else if (sign.equals("-")) {
            return leftChildValue - rightChildVale;
        } else if (sign.equals("*")) {
            return leftChildValue * rightChildVale;
        } else if (sign.equals("/")) {
            return leftChildValue / rightChildVale;
        }
        throw new RuntimeException("unknown sign " + sign);
    }
}

 

运行结果

输入：1+10/5+12+(2+3)*1+1;

输出：

(+ (+ (+ (+ 1 (/ 10 5)) 12) (* (+ 2 3) 1)) 1)
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