设计模式系列(行为型模式)之四 解释器模式

解释器模式

解释器(Interpreter)模式的定义:给分析对象定义一个语言,并定义该语言的文法表示,再设计一个解析器来解释语言中的句子。也就是说,用编译语言的方式来分析应用中的实例。这种模式实现了文法表达式处理的接口,该接口解释一个特定的上下文。

这里提到的文法和句子的概念同编译原理中的描述相同,“文法”指语言的语法规则,而“句子”是语言集中的元素。例如,汉语中的句子有很多,“我是中国人”是其中的一个句子,可以用一棵语法树来直观地描述语言中的句子。

优点
扩展性好。由于在解释器模式中使用类来表示语言的文法规则,因此可以通过继承等机制来改变或扩展文法。
容易实现。在语法树中的每个表达式节点类都是相似的,所以实现其文法较为容易。

缺点
执行效率较低。解释器模式中通常使用大量的循环和递归调用,当要解释的句子较复杂时,其运行速度很慢,且代码的调试过程也比较麻烦。
会引起类膨胀。解释器模式中的每条规则至少需要定义一个类,当包含的文法规则很多时,类的个数将急剧增加,导致系统难以管理与维护。
可应用的场景比较少。在软件开发中,需要定义语言文法的应用实例非常少,所以这种模式很少被使用到。

解释器模式包含以下主要角色。
抽象表达式(Abstract Expression)角色:定义解释器的接口,约定解释器的解释操作,主要包含解释方法 interpret()。
终结符表达式(Terminal Expression)角色:是抽象表达式的子类,用来实现文法中与终结符相关的操作,文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。
非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色:也是抽象表达式的子类,用来实现文法中与非终结符相关的操作,文法中的每条规则都对应于一个非终结符表达式。
环境(Context)角色:通常包含各个解释器需要的数据或是公共的功能,一般用来传递被所有解释器共享的数据,后面的解释器可以从这里获取这些值。
客户端(Client):主要任务是将需要分析的句子或表达式转换成使用解释器对象描述的抽象语法树,然后调用解释器的解释方法,当然也可以通过环境角色间接访问解释器的解释方法。
1.抽象表达式类

public interface Expression {
    
    
    public boolean interpret(String info);
}

2.终结符表达式

public class TerminalExpression implements Expression {
    
    
    private Set<String> set= new HashSet<String>();
    public TerminalExpression(String[] data)
    {
    
    
        for(int i=0;i<data.length;i++){
    
    
            set.add(data[i]);
        }
    }
    @Override
    public boolean interpret(String info) {
    
    
        if(set.contains(info))
        {
    
    
            return true;
        }
        return false;
    }
}

3.非终结符表达式类

public class NoExpression implements Expression{
    
    
    private Expression city=null;
    private Expression person=null;

    public NoExpression(Expression city, Expression person) {
    
    
        this.city = city;
        this.person = person;
    }

    @Override
    public boolean interpret(String info) {
    
    
        String s[]=info.split("的");
        return city.interpret(s[0])&&person.interpret(s[1]);
    }
}

4.环境类
文法规则
::= 的
::= 鹿城|温州
::= 老人|妇女|儿童
这里的符号“::=”表示“定义为”的意思,用“〈”和“〉”括住的是非终结符,没有括住的是终结符。

public class Env {
    
    
    private String[] citys={
    
    "鹿城","温州"};
    private String[] persons={
    
    "老人","妇女","儿童"};
    private Expression cityPerson;
    public Env()
    {
    
    
        Expression city=new TerminalExpression(citys);
        Expression person=new TerminalExpression(persons);
        cityPerson=new NoExpression(city,person);
    }
    public void free(String info)
    {
    
    
        boolean ok=cityPerson.interpret(info);
        if(ok){
    
    
            System.out.println("您是"+info+",您本次乘车免费!");
        }else{
    
    
            System.out.println(info+",您不是免费人员,本次乘车扣费2元!");
         }

    }
}

5.测试输出

public class Test {
    
    
    public static void main(String[] args)
    {
    
    
        Env bus=new Env();
        bus.free("龙湾的老人");
        bus.free("鹿城的年轻人");
        bus.free("温州的妇女");
        bus.free("温州的儿童");
        bus.free("丽水的儿童");
    }
}
龙湾的老人,您不是免费人员,本次乘车扣费2元!
鹿城的年轻人,您不是免费人员,本次乘车扣费2元!
您是温州的妇女,您本次乘车免费!
您是温州的儿童,您本次乘车免费!
丽水的儿童,您不是免费人员,本次乘车扣费2元!

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