解釋器模式解析Java自定義語法

解釋器模式（Interpreter Pattern）是一種行為設計模式，它提供了一種評估語言的語法或表達式的方式，并能夠解釋和執行這些語法或表達式。在解釋器模式中，我們通常會定義一個語言的解釋器，該解釋器能夠識別并處理該語言中的各種元素，如變量、操作符和函數等。

在Java中，我們可以使用解釋器模式來解析自定義的語法。以下是一個簡單的示例，演示如何使用解釋器模式解析一個簡單的數學表達式：

1. 定義語言元素接口和實現類

首先，我們需要定義一個語言元素的接口，例如Expression，以及該接口的實現類，例如Number、Variable和Operator。這些類將分別表示數字、變量和操作符等語言元素。

public interface Expression {
    int evaluate();
}

public class Number implements Expression {
    private int value;

    public Number(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public int evaluate() {
        return value;
    }
}

public class Variable implements Expression {
    private String name;

    public Variable(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public int evaluate() {
        // 這里需要根據變量的值進行返回，可以通過HashMap等方式實現變量值的存儲
        return 0;
    }
}

public class Operator implements Expression {
    private char operator;
    private Expression leftOperand;
    private Expression rightOperand;

    public Operator(char operator, Expression leftOperand, Expression rightOperand) {
        this.operator = operator;
        this.leftOperand = leftOperand;
        this.rightOperand = rightOperand;
    }

    @Override
    public int evaluate() {
        switch (operator) {
            case '+':
                return leftOperand.evaluate() + rightOperand.evaluate();
            case '-':
                return leftOperand.evaluate() - rightOperand.evaluate();
            case '*':
                return leftOperand.evaluate() * rightOperand.evaluate();
            case '/':
                return leftOperand.evaluate() / rightOperand.evaluate();
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Invalid operator");
        }
    }
}

2. 定義解釋器類和解析方法

接下來，我們需要定義一個解釋器類，例如ExpressionInterpreter，該類將包含一個解析方法，用于將輸入的表達式字符串解析為Expression對象。在解析過程中，我們可以使用遞歸下降解析器（Recursive Descent Parser）等技術來處理表達式的語法結構。

public class ExpressionInterpreter {
    public Expression parse(String expression) {
        // 這里需要實現具體的解析邏輯，將表達式字符串解析為Expression對象
        // 可以使用遞歸下降解析器等技術來處理表達式的語法結構
        // 以下是一個簡單的示例，假設表達式字符串已經預處理為正確的格式
        return parseExpression(expression);
    }

    private Expression parseExpression(String expression) {
        // 解析表達式左側的操作數和操作符
        Expression leftOperand = parseOperand(expression);
        while (true) {
            char currentOperator = expression.charAt(0);
            if (currentOperator == '+' || currentOperator == '-' || currentOperator == '*' || currentOperator == '/') {
                expression = expression.substring(1);
                Expression rightOperand = parseOperand(expression);
                leftOperand = new Operator(currentOperator, leftOperand, rightOperand);
            } else {
                break;
            }
        }
        return leftOperand;
    }

    private Expression parseOperand(String expression) {
        // 解析操作數，可以是數字或變量
        if (Character.isDigit(expression.charAt(0))) {
            int startIndex = 0;
            while (startIndex < expression.length() && Character.isDigit(expression.charAt(startIndex))) {
                startIndex++;
            }
            return new Number(Integer.parseInt(expression.substring(0, startIndex)));
        } else {
            return new Variable(expression);
        }
    }
}

3. 使用解釋器類解析表達式

最后，我們可以創建一個ExpressionInterpreter對象，并使用該對象來解析和執行自定義的表達式。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExpressionInterpreter interpreter = new ExpressionInterpreter();
        String expression = "3 + 5 * (2 - 4)";
        Expression parsedExpression = interpreter.parse(expression);
        int result = parsedExpression.evaluate();
        System.out.println("The result of the expression is: " + result);
    }
}

以上示例演示了如何使用解釋器模式解析一個簡單的數學表達式。在實際應用中，我們可以根據需要擴展該示例，以支持更復雜的語法和功能。