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追逐夢想的孩子 发表于 2019-9-4 16:30:30

Matlab解释器模式

解释器模式(Interperter)，给定一个语言，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，实际开发中EL表达式或者正则表达式的解释器就是采用这种设计模式。其模式结构如下图。本文使用matlab语言，利用解释器模式来实现后缀表达式的解析。

Context.m （环境类，包含解释器之外的一些全局信息）
classdef Context < handle
    properties
      variables = containers.Map();
    end
    methods
      function put(obj,var,expr)
            obj.variables(char(var)) = expr;
      end
      function expr = lookup(obj,var)
            if(obj.variables.isKey(char(var)))
                expr = obj.variables(char(var));
            else
                expr = Expression.empty();
            end
      end
    end
end

Expression.m (抽象表达式)
classdef Expression < handle & matlab.mixin.Heterogeneous
    methods(Abstract)
      interpret(obj,ctx);
    end
end

Plus.m （非终结表达式，加法类）
classdef Plus < Expression
    properties
      left;
      right;
    end
    methods
      function obj = Plus(left,right)
            obj.left = left;
            obj.right = right;
      end
      function res = interpret(obj,ctx)
         res = obj.left.interpret(ctx) + obj.right.interpret(ctx);
      end
    end
end

Minus.m (非终结表达式，减法类)
classdef Minus < Expression
    properties
      left;
      right;
    end
    methods
      function obj = Minus(left,right)
            obj.left = left;
            obj.right = right;
      end
      function res = interpret(obj,ctx)
         res = obj.left.interpret(ctx) - obj.right.interpret(ctx);
      end
    end
end

Variable.m (非终结表达式，变量类)
classdef Variable < Expression
    properties
      name
    end
    methods
      function obj = Variable(name)
            obj.name = name;
      end
      function res = interpret(obj,ctx)
            if(isempty(ctx.lookup(obj.name)))
                res= 0;
            else
                res = ctx.lookup(obj.name).interpret(ctx);
            end
      end
    end
end

Number.m (终结表达式，数字类)
classdef Number < Expression
    properties
      number
    end
    methods
      function obj = Number(number)
            obj.number = number;
      end
      function number = interpret(obj,~)
            number = obj.number;
      end
    end
end

Evaluator.m (非终结表达式，解析入口类)
classdef Evaluator < Expression
    properties
      syntaxTree
    end
    methods
      function obj = Evaluator(expr)
            exprs = Expression.empty();
            tokens = expr.split(" ");
            for i=1:length(tokens)
                switch(tokens(i))
                  case "+"
                        subexpr = Plus(exprs(end-1),exprs(end));
                        exprs = exprs(1:end-2);
                        exprs(end + 1) = subexpr;
                  case "-"
                        subexpr = Minus(exprs(end-1),exprs(end));
                        exprs = exprs(1:end-2);
                        exprs(end + 1) = subexpr;
                  otherwise
                        exprs(end + 1) = Variable(tokens(i));
                end   
            end
            obj.syntaxTree = exprs(end);
      end      
      function res = interpret(obj,ctx)
            res = obj.syntaxTree.interpret(ctx);
      end
    end
end

test.m (测试代码)
expr = "w x z + -";
ctx = Context();
ctx.put("w",Number(5));
ctx.put("x",Number(6));
ctx.put("z",Number(4));
eva = Evaluator(expr);
res = eva.interpret(ctx);
disp(res);

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