解释器模式(Interpreter)

@@@模式定义：
给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，
这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

@@@练习示例: 
输入一个模型公式，然后输入模型中的参数，运算出结果。

@@@示例代码:
/pattern/Expression.java

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package pattern;

import java.util.HashMap;

public abstract class Expression {
	// 解析公式和数值, 其中var中的key值是是公式中的参数, value值是具体的数字
	public abstract int interpreter(HashMap var);
}

/pattern/VarExpression.java
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package pattern;

import java.util.HashMap;

public class VarExpression extends Expression {
	private String key; 
	
	public VarExpression(String _key){ 
		this.key = _key; 
    } 
	
	@Override
	public int interpreter(HashMap var) {
		// 从map中取值
		return var.get(this.key);
	}
}

/pattern/SymbolExpression.java
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package pattern;

public abstract class SymbolExpression extends Expression {
	protected Expression left; 
	protected Expression right; 
	
	// 所有的解析公式都应只关心自己左右两个表达式的结果
	public SymbolExpression(Expression _left, Expression _right){ 
	    this.left = _left; 
	    this.right = _right; 
	} 
}

/pattern/AddExpression.java
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package pattern;

import java.util.HashMap;

public class AddExpression extends SymbolExpression {
	public AddExpression(Expression _left, Expression _right){
		super(_left, _right); 
    } 
		
    // 把左右两个表达式运算的结果加起来
	@Override
	public int interpreter(HashMap var) { 
		return super.left.interpreter(var) + super.right.interpreter(var); 
    } 
}

/pattern/SubExpression.java
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package pattern;

import java.util.HashMap;

public class SubExpression extends SymbolExpression {
	public SubExpression(Expression _left, Expression _right){
		super(_left, _right); 
    } 
		
    // 把左右两个表达式运算的结果相减
	@Override
	public int interpreter(HashMap var) { 
		return super.left.interpreter(var) - super.right.interpreter(var); 
    } 
}

/pattern/Calculator.java
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package pattern;

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

public class Calculator {
	// 定义的表达式
	private Expression expression; 
	// 构造函数传参,并解析
	public Calculator(String expStr){ 
	    // 定义一个堆栈，安排运算的先后顺序 
		Stack stack = new Stack(); 
		// 表达式拆分为字符数组
		char[] charArray = expStr.toCharArray(); 
		//运算
		Expression left = null; 
		Expression right = null; 
		
		for(int i=0; i < charArray.length; i++){ 
		    switch(charArray[i]) {    
		    case '+': // 加法
		        // 加法结果放到堆栈中
		        left = stack.pop(); 
		        right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i])); 
		        stack.push(new AddExpression(left,right)); 
		        break; 
		    case '-': 
		        left = stack.pop(); 
		        right = new VarExpression(String.valueOf(charArray[++i])); 
		        stack.push(new SubExpression(left, right)); 
		        break; 
		    default:  // 公式中的变量  
		        stack.push(new VarExpression(String.valueOf(charArray[i]))); 
		    } 
        } 
		// 把运算结果抛出来
		this.expression = stack.pop(); 
    } 
	
	// 开始运算
	public int run(HashMap var){ 
	    return this.expression.interpreter(var); 
	} 
} 

/user/Client.java
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package user;

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

import pattern.Calculator;

public class Client {
    // 进行四则运算
	public static void main(String[] args)  throws IOException {
		String expStr = getExpStr(); 
		// 赋值
	    HashMap var = getValue(expStr); 
		Calculator cal = new Calculator(expStr);   
		System.out.println("运算结果为：" + expStr + "=" + cal.run(var)); 
	}
	
	// 获得表达式
	public static String getExpStr() throws IOException{ 
	    System.out.print("请输入表达式："); 
	    return (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine(); 
	}
	
	// 获得值映射
	public static HashMap getValue(String exprStr) throws IOException{ 
	    HashMap map = new HashMap(); 
	    // 解析有几个参数要传递
	    for(char ch : exprStr.toCharArray()){ 
	        if(ch != '+' && ch != '-'){ 
	            if(!map.containsKey(String.valueOf(ch))){ // 解决重复参数的问题
	                System.out.print("请输入" + ch + "的值:"); 
	                String in = (new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in))).readLine(); 
	                map.put(String.valueOf(ch), Integer.valueOf(in)); 
	            } 
	        } 
	    } 
	    return map;
	}
}

@@@模式的实现:
继承抽象解释器的有终结表达式和非终结表达式。

@@@模式的优点:
1) 易于实现语法；
2) 易于扩展新的语法；

@@@模式的缺点:
不适合复杂的语法；

@@@模式的本质:
分离实现，解释执行

@@@模式体现的设计原则:
迪米特原则