解释器模式
1）概述
1.定义
定义一个语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子，这里的“语言”是指使用规定格式和语法的代码。
2.结构图
3.角色
AbstractExpression（抽象表达式）：在抽象表达式中声明了抽象的解释操作，它是所有终结符表达式和非终结符表达式的公共父类。
TerminalExpression（终结符表达式）：它实现了与文法中的终结符相关联的解释操作，在句子中的每一个终结符都是该类的一个实例，通常在一个解释器模式中只有少数几个终结符表达式类，它们的实例可以通过非终结符表达式组成较为复杂的句子。
NonterminalExpression（非终结符表达式）：它实现了文法中非终结符的解释操作，由于在非终结符表达式中可以包含终结符表达式，也可以继续包含非终结符表达式，因此其解释操作一般通过递归的方式来完成。
Context（环境类）：环境类又称为上下文类，它用于存储解释器之外的一些全局信息，通常它临时存储了需要解释的语句。
注意：
在解释器模式中，每一种终结符和非终结符都有一个具体类与之对应，正因为使用类来表示每一条文法规则，所以系统将具有较好的灵活性和可扩展性。
4.代码实现
抽象表达式类
abstract class AbstractExpression {
public abstract void interpret(Context ctx);
}
终结符表达式
public class TerminalExpression extends AbstractExpression {
public void interpret(Context ctx) {
//终结符表达式的解释操作
}
}
非终结符表达式
public class NonterminalExpression extends AbstractExpression {
private AbstractExpression left;
private AbstractExpression right;
public NonterminalExpression(AbstractExpression left,AbstractExpression right) {
this.left=left;
this.right=right;
}
public void interpret(Context ctx) {
//递归调用每一个组成部分的interpret()方法
//在递归调用时指定组成部分的连接方式，即非终结符的功能
}
}
环境类
public class Context {
private HashMap map = new HashMap();
public void assign(String key, String value) {
//往环境类中设值
}
public String lookup(String key) {
//获取存储在环境类中的值
}
}
2）完整解决方案
1.解释过程-抽象语法树
2.结构图
AbstractNode充当抽象表达式角色，DirectionNode、ActionNode和DistanceNode充当终结符表达式角色，AndNode和SentenceNode充当非终结符表达式角色。
3.代码实现
抽象表达式
//抽象表达式
abstract class AbstractNode {
public abstract String interpret();
}
非终结符表达式
//And解释：非终结符表达式
public class AndNode extends AbstractNode {
private AbstractNode left; //And的左表达式
private AbstractNode right; //And的右表达式
public AndNode(AbstractNode left, AbstractNode right) {
this.left = left;
this.right = right;
}
//And表达式解释操作
public String interpret() {
return left.interpret() + "再" + right.interpret();
}
}
//简单句子解释：非终结符表达式
public class SentenceNode extends AbstractNode {
private AbstractNode direction;
private AbstractNode action;
private AbstractNode distance;
public SentenceNode(AbstractNode direction, AbstractNode action, AbstractNode distance) {
this.direction = direction;
this.action = action;
this.distance = distance;
}
//简单句子的解释操作
public String interpret() {
return direction.interpret() + action.interpret() + distance.interpret();
}
}
终结符表达式
//方向解释：终结符表达式
public class DirectionNode extends AbstractNode {
private String direction;
public DirectionNode(String direction) {
this.direction = direction;
}
//方向表达式的解释操作
public String interpret() {
if (direction.equalsIgnoreCase("up")) {
return "向上";
} else if (direction.equalsIgnoreCase("down")) {
return "向下";
} else if (direction.equalsIgnoreCase("left")) {
return "向左";
} else if (direction.equalsIgnoreCase("right")) {
return "向右";
} else {
return "无效指令";
}
}
}
//动作解释：终结符表达式
public class ActionNode extends AbstractNode {
private String action;
public ActionNode(String action) {
this.action = action;
}
//动作（移动方式）表达式的解释操作
public String interpret() {
if (action.equalsIgnoreCase("move")) {
return "移动";
} else if (action.equalsIgnoreCase("run")) {
return "快速移动";
} else {
return "无效指令";
}
}
}
//距离解释：终结符表达式
public class DistanceNode extends AbstractNode {
private String distance;
public DistanceNode(String distance) {
this.distance = distance;
}
//距离表达式的解释操作
public String interpret() {
return this.distance;
}
}
工具类InstructionHandler用于对输入指令进行处理，将输入指令分割为字符串数组，将第1个、第2个和第3个单词组合成一个句子，并存入栈中；如果发现有单词“and”，则将“and”后的第1个、第2个和第3个单词组合成一个新的句子作为“and”的右表达式，并从栈中取出原先所存句子作为左表达式，然后组合成一个And节点存入栈中，依此类推，直到整个指令解析结束。
import java.util.Stack;
//指令处理类：工具类
public class InstructionHandler {
private AbstractNode node;
public void handle(String instruction) {
AbstractNode left = null, right = null;
AbstractNode direction = null, action = null, distance = null;
//声明一个栈对象用于存储抽象语法树
Stack stack = new Stack();
//以空格分隔指令字符串
String[] words = instruction.split(" ");
for (int i = 0; i < words.length; i++) {
if (words[i].equalsIgnoreCase("and")) {
//弹出栈顶表达式作为左表达式
left = (AbstractNode) stack.pop();
String word1 = words[++i];
direction = new DirectionNode(word1);
String word2 = words[++i];
action = new ActionNode(word2);
String word3 = words[++i];
distance = new DistanceNode(word3);
right = new SentenceNode(direction, action, distance); //右表达式
stack.push(new AndNode(left, right)); //将新表达式压入栈中
} else {
//如果是从头开始进行解释，则将前三个单词组成一个简单句子SentenceNode并将该句子压入栈中
String word1 = words[i];
direction = new DirectionNode(word1);
String word2 = words[++i];
action = new ActionNode(word2);
String word3 = words[++i];
distance = new DistanceNode(word3);
left = new SentenceNode(direction, action, distance);
//将新表达式压入栈中
stack.push(left);
}
}
this.node = (AbstractNode) stack.pop(); //将全部表达式从栈中弹出
}
public String output() {
return node.interpret();
}
}
客户端类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
String instruction = "up move 5 and down run 10 and left move 5";
InstructionHandler handler = new InstructionHandler();
handler.handle(instruction);
String outString;
outString = handler.output();
System.out.println(outString);
}
}
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