行为型——解释器模式（Interpreter）day20

解释器模式基本介绍

基本介绍

1. 在编译原理中，一个算术表达式通过词法分析器形成词法单元，而后这些词法单元再通过语法分析器构建语法分析树，最终形成一颗抽象的语法分析树。这里的词法分析器和语法分析器都可以看做是解释器
2. 解释器模式( Interpreter Pattern) :是指给定一个语言(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解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树
   -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、运算表达式计算、正则表达式、机器人等

解释器模式的类图

➢对原理类图的说明-即(解释器模式的角色及职责)

1. Context:是环境角色，含有解释器之外的全局信息.
2. 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的节点所共享
3. TerminalExpression: 为终结符表达式,实现与文法中的终结符相关的解释操作
4. NonTermialExpression: 为非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作.
5. 说明: 输入Context he TerminalExpression 信息通过Client 输入即可

解释器模式来实现四则

1. 应用实例要求.
   通过解释器模式来实现四则运算,
   如计算a+b-c的值
2. 类图
   

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;

public abstract class Expression {
	//a+b-c
	//解释公式和数值, key就是公式(表达式)参数[a,b,c], value就是就是具体值
	// HashMap {a=10, b=20}
	public abstract int interpreter(HashMap<String, Integer> var);
}

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;

public class VarExpression extends Expression{

	private String key;//key = a;
	
	public VarExpression(String key) {
		this.key = key;
	}
	
	
	@Override
	public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
		// TODO Auto-generated method stub
		return var.get(this.key);
	}

}

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;

public class SymbolExpression extends Expression{

	protected Expression left;
	protected Expression right;
	
	public SymbolExpression(Expression left, Expression right) {
		super();
		this.left = left;
		this.right = right;
	}
	
	//因为SymbolExpression是让其子类来实现，因此interpreter 是一个默认实现
	@Override
	public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
		// TODO Auto-generated method stub
		return 0;
	}

}

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;

public class SubExpression extends SymbolExpression{

	public SubExpression(Expression left, Expression right) {
		super(left, right);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}
	
	public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
		return super.left.interpreter(var)-super.right.interpreter(var);
	}

}

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;

public class AddExpression extends SymbolExpression{

	public AddExpression(Expression left, Expression right) {
		super(left, right);
		// TODO Auto-generated constructor stub
	}
	
	public int interpreter(HashMap<String, Integer> var) {
		return super.left.interpreter(var)+super.right.interpreter(var);
	}

}

package com.xhl.Interpreter;

import java.util.HashMap;
import java.util.Stack;

public class Calculator {
	private Expression expression ;
	
	public Calculator(String expStr) {//expStr = a+b
		//安排运算先后顺序
		Stack<Expression> stack = new Stack();
		
		char[] charArray = expStr.toCharArray();//[a,+,b]
		
		Expression left = null;
		Expression right = null;
		//遍历我们的字符数组，即遍历.[a,+, b]
		//针对不同的情况，做处理
		for(int i=0;i<charArray.length;i++) {
			switch (charArray[i]) {
			case '+':
				left = stack.pop();//取出a
				right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));//取出b
				stack.push(new AddExpression(left, right));
				break;
			case '-':
				left = stack.pop();//取出a
				right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i]));//取出b
				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);
	}
}

package com.xhl.Interpreter;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOError;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.HashMap;

public class InterpreterDemo {
	public static void main(String[] args) throws IOException{
		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));
	}
	
	public static String getExpStr() throws IOException{
		System.out.println("请输入表达式");
		return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
	}
	
	public static HashMap<String, Integer> getValue(String expStr) throws IOException{
		HashMap<String, Integer> map = new HashMap();
		
		for(char c : expStr.toCharArray()) {
			if(c!='+'&&c!='-') {
				if(!map.containsKey(String.valueOf(c))) {
					System.out.println("请输入"+c+"的值");
					String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine();
					map.put(String.valueOf(c), Integer.valueOf(in));
				}
			}
		}
		return map;
	}
}

总结

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，就可以考虑使用解释器模式，让程序具有良好的扩展性
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，将会导致调试非常复杂、效率可能降低.