Java设计模式之解释器模式

本文通过Java实现了解释器模式,构建了一个简单的算术表达式解析器。利用抽象语法树和具体的语法节点(如乘法、除法节点),实现了对字符串形式的数学表达式的解析与计算。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        String regex="2 * 10 / 5 * 3 ";
        Calculator calculator=new Calculator();
        int result=calculator.build(regex);
        System.out.println("===result="+result);
    }
}

上面是调用测试的代码,下面是画的模型图,当然其实有更简便的方法,这里用java设计模式之解释器模式来实现。
这里写图片描述

//抽象节点
public interface Node {
    public int compute();
}
//二叉树最边沿节点
public class LastNode implements Node{
    private int value;
    public LastNode(int value) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.value=value;
    }

    @Override
    public int compute() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return value;
    }
}

//节点node实现类,二叉树的节点
public abstract class ValueNode implements Node {
    protected Node leftNode;
    protected Node rightNode;
    public ValueNode(Node leftNode,Node rightNode) {
        // TODO Auto-generated constructor stub
        this.leftNode=leftNode;
        this.rightNode=rightNode;
    }
}

下面是符号节点

public class DivideNode extends ValueNode {
    //除法节点符
    public DivideNode(Node leftNode, Node rightNode) {
        super(leftNode, rightNode);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }

    @Override
    public int compute() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return leftNode.compute()/rightNode.compute();
    }
}

public class MultyNode extends ValueNode {
    //乘法符节点
    public MultyNode(Node leftNode, Node rightNode) {
        super(leftNode, rightNode);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }

    @Override
    public int compute() {
        // TODO Auto-generated method stub
        return leftNode.compute()*rightNode.compute();
    }
}

这里写图片描述

总结:1必须有一个抽象接口
2构建语法树
应用场景: 1简单的语言需要解释执行而且可以将该语言中的语句表示一个抽象的语法树
2对于某个特定的领域出现的不断重复的问题,可以转换成一种语法规则下的语句

这种思想高度概括的模式是比较难的,实际使用场景也是比较少,算是很生僻的一种模式,最常见的是正则表达式。

解释器模式(Interpreter Pattern)是一种行为型设计模式,它定义了一种语言文法的表示,并定义了一个解释器,用于解释语言中的句子。它将一个问题分成两个部分:一部分是语言的文法规则,另一部分是解释器,用来解释规则中的句子。解释器模式可以用于处理一些简单的语言,如数学表达式、正则表达式等。 实现方式: 1. 定义抽象表达式类(AbstractExpression),它是所有表达式类的父类,声明了抽象的解释方法。 2. 定义终结符表达式类(TerminalExpression),它实现了抽象表达式类中的解释方法,用于解释语言中的终结符。 3. 定义非终结符表达式类(NonterminalExpression),它也实现了抽象表达式类中的解释方法,用于解释语言中的非终结符。 4. 定义上下文类(Context),它包含了解释器需要的一些全局信息。 5. 客户端使用时,先创建一个上下文对象,然后将需要解释的语言句子作为参数传入解释器对象中,解释器对象将句子解释成相应的结果。 优点: 1. 可扩展性好,增加新的文法规则只需要添加相应的非终结符表达式类即可。 2. 易于实现语法分析。 缺点: 1. 对于复杂的文法规则,解释器模式的类数量可能会很大,增加程序的复杂性。 2. 执行效率较低,因为需要递归调用解释器对象。 适用场景: 1. 可以用于处理一些简单的语言,如数学表达式、正则表达式等。 2. 当语言的文法规则比较复杂时,可以使用解释器模式进行语法分析。 3. 当需要对语言进行增强时,可以使用解释器模式添加新的文法规则。
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