Matlab解释器模式

追逐夢想的孩子

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）

1. classdef Context < handle
   
2.     properties
   
3.         variables = containers.Map();
   
4.     end
   
5.     methods
   
6.         function put(obj,var,expr)
   
7.             obj.variables(char(var)) = expr;
   
8.         end
   
9.         function expr = lookup(obj,var)
   
10.             if(obj.variables.isKey(char(var)))
    
11.                 expr = obj.variables(char(var));
    
12.             else
    
13.                 expr = Expression.empty();
    
14.             end
    
15.         end
    
16.     end
    
17. end

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Expression.m (抽象表达式)

1. classdef Expression < handle & matlab.mixin.Heterogeneous
   
2.     methods(Abstract)
   
3.         interpret(obj,ctx);
   
4.     end
   
5. end

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Plus.m （非终结表达式，加法类）

1. classdef Plus < Expression
   
2.     properties
   
3.         left;
   
4.         right;
   
5.     end
   
6.     methods
   
7.         function obj = Plus(left,right)
   
8.             obj.left = left;
   
9.             obj.right = right;
   
10.         end
    
11.         function res = interpret(obj,ctx)
    
12.            res = obj.left.interpret(ctx) + obj.right.interpret(ctx);
    
13.         end
    
14.     end
    
15. end

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Minus.m (非终结表达式，减法类)

1. classdef Minus < Expression
   
2.     properties
   
3.         left;
   
4.         right;
   
5.     end
   
6.     methods
   
7.         function obj = Minus(left,right)
   
8.             obj.left = left;
   
9.             obj.right = right;
   
10.         end
    
11.         function res = interpret(obj,ctx)
    
12.            res = obj.left.interpret(ctx) - obj.right.interpret(ctx);
    
13.         end
    
14.     end
    
15. end

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Variable.m (非终结表达式，变量类)

1. classdef Variable < Expression
   
2.     properties
   
3.         name
   
4.     end
   
5.     methods
   
6.         function obj = Variable(name)
   
7.             obj.name = name;
   
8.         end
   
9.         function res = interpret(obj,ctx)
   
10.             if(isempty(ctx.lookup(obj.name)))
    
11.                 res  = 0;
    
12.             else
    
13.                 res = ctx.lookup(obj.name).interpret(ctx);
    
14.             end
    
15.         end
    
16.     end
    
17. end

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Number.m (终结表达式，数字类)

1. classdef Number < Expression
   
2.     properties
   
3.         number
   
4.     end
   
5.     methods
   
6.         function obj = Number(number)
   
7.             obj.number = number;
   
8.         end
   
9.         function number = interpret(obj,~)
   
10.             number = obj.number;
    
11.         end
    
12.     end
    
13. end

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Evaluator.m (非终结表达式，解析入口类)

1. classdef Evaluator < Expression
   
2.     properties
   
3.         syntaxTree
   
4.     end
   
5.     methods
   
6.         function obj = Evaluator(expr)
   
7.             exprs = Expression.empty();
   
8.             tokens = expr.split(" ");
   
9.             for i=1:length(tokens)
   
10.                 switch(tokens(i))
    
11.                     case "+"
    
12.                         subexpr = Plus(exprs(end-1),exprs(end));
    
13.                         exprs = exprs(1:end-2);
    
14.                         exprs(end + 1) = subexpr;
    
15.                     case "-"
    
16.                         subexpr = Minus(exprs(end-1),exprs(end));
    
17.                         exprs = exprs(1:end-2);
    
18.                         exprs(end + 1) = subexpr;
    
19.                     otherwise
    
20.                         exprs(end + 1) = Variable(tokens(i));
    
21.                 end   
    
22.             end
    
23.             obj.syntaxTree = exprs(end);
    
24.         end      
    
25.         function res = interpret(obj,ctx)
    
26.             res = obj.syntaxTree.interpret(ctx);
    
27.         end
    
28.     end
    
29. end

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test.m (测试代码)

1. expr = "w x z + -";
   
2. ctx = Context();
   
3. ctx.put("w",Number(5));
   
4. ctx.put("x",Number(6));
   
5. ctx.put("z",Number(4));
   
6. eva = Evaluator(expr);
   
7. res = eva.interpret(ctx);
   
8. disp(res);

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