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Java怎麼實作自訂語言和表達式解析的解釋器模式

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May 11, 2023 pm 12:46 PM

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介紹

Java解釋器模式(Interpreter pattern)是一種行為設計模式,它定義了一種語言的語法表示,並定義了解釋器來解釋該語法.

該模式的核心是解釋器(Interpreter), 它定義了一個表達式接口和具體的表達式實現類.表達式接口中定義了解釋方法,具體的表達式實現類則實現了該解釋方法,用於對語法進行解釋.

Java解釋器模式包含以下4種角色:

#抽象表達式(Abstract Expression):定義了一個解釋器需要實現的介面,通常包含一個解釋方法(interpreter)用於解釋表達式.
終結符表達式(Terminal Expression):實作了抽象表達式介面的解釋方法,用於解釋語言種的終結符,例如變數,常數等.
非終結符表達式(Non-Terminal Expression):實作了抽象表達式介面的解釋方法,通常由多個終結符表達式組合而成,用於解釋語言中的非終結符,例如算數運算符,邏輯運算符等.
環境(Context):包含需要解釋的語言的上下文資訊,例如變數,常數等.在解釋器模式中,環境物件通常作為參數傳遞給解釋器物件.

實作

以下是一個簡單的例子,用於解釋加法和減法的表達式

抽象表達式

public interface Expression {
    /**
     * 解释表达式
     *
     * @return
     */
    int interpreter();
}

終結符表達式

public class NumberExpression implements Expression{
    private int num;
    public NumberExpression(int num) {
        this.num = num;
    }
    /**
     * 解释表达式
     *
     * @return
     */
    @Override
    public int interpreter() {
        return num;
    }
}

非終結符表達式

public class AddExpression implements Expression {
    /**
     * 左表达式
     */
    private Expression leftExpression;
    /**
     * 右表达式
     */
    private Expression rightExpression;
    public AddExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    /**
     * 解释表达式
     *
     * @return
     */
    @Override
    public int interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() + rightExpression.interpreter();
    }
}
public class SubtractExpression implements Expression {
    /**
     * 左表达式
     */
    private Expression leftExpression;
    /**
     * 右表达式
     */
    private Expression rightExpression;
    public SubtractExpression(Expression leftExpression, Expression rightExpression) {
        this.leftExpression = leftExpression;
        this.rightExpression = rightExpression;
    }
    /**
     * 解释表达式
     *
     * @return
     */
    @Override
    public int interpreter() {
        return leftExpression.interpreter() - rightExpression.interpreter();
    }
}

測試

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个复杂表达式,用于计算5+3-2+1的结果
        Expression expression = new AddExpression(
                new SubtractExpression(
                        new AddExpression(
                                new NumberExpression(5), new NumberExpression(3)),
                        new NumberExpression(2)),
                new NumberExpression(1));
        // 使用解释器模式来解释表达式,并输出计算结果
        System.out.println(expression.interpreter());
    }
}

Java怎麼實作自訂語言和表達式解析的解釋器模式

在上面的範例中,我們定義了一個表達式介面Expression(抽象表達式)和兩個具體的表達式實作類別AddExpression(非終結符表達式)和SubtractExpression(非終結符表達式).在AddExpression和SubtractExpression類別中,我們分別實現了interpreter方法,用於解釋加法和減法表達式,定義了一個NumberExpression(終結符表達式)實現了Expression的interpreter方法,用於解釋數字表達式.在上面範例中沒有顯示地定義環境物件,但是透過建立表達式物件並組合起來的方式來模擬環境.