自定义语言的实现——解释器模式（四）

Bertha 。 2022-06-05 10:55 142阅读 0赞

## 18.4 完整解决方案 ##

为了能够解释机器人控制指令，Sunny软件公司开发人员使用解释器模式来设计和实现机器人控制程序。针对五条文法规则，分别提供五个类来实现，其中终结符表达式direction、action和distance对应DirectionNode类、ActionNode类和DistanceNode类，非终结符表达式expression和composite对应SentenceNode类和AndNode类。

我们可以通过抽象语法树来表示具体解释过程，例如机器人控制指令“down run 10 and left move 20”对应的抽象语法树如图18-4所示：

![1341331816_4096.jpg][]

图18-4   机器人控制程序抽象语法树实例

机器人控制程序实例基本结构如图18-5所示：

![1341331826_7970.jpg][]

图18-5   机器人控制程序结构图

在图18-5中，AbstractNode充当抽象表达式角色，DirectionNode、ActionNode和DistanceNode充当终结符表达式角色，AndNode和SentenceNode充当非终结符表达式角色。完整代码如下所示：

//注：本实例对机器人控制指令的输出结果进行模拟，将英文指令翻译为中文指令，实际情况是调用不同的控制程序进行机器人的控制，包括对移动方向、方式和距离的控制等  
    import java.util.*;  
      
    //抽象表达式  
    abstract class AbstractNode {  
        public abstract String interpret();  
    }  
      
    //And解释：非终结符表达式  
    class AndNode extends AbstractNode {  
        private AbstractNode left; //And的左表达式  
        private AbstractNode right; //And的右表达式  
      
        public AndNode(AbstractNode left, AbstractNode right) {  
            this.left = left;  
            this.right = right;  
        }  
          
        //And表达式解释操作  
        public String interpret() {  
            return left.interpret() + "再" + right.interpret();  
        }  
    }  
      
    //简单句子解释：非终结符表达式  
    class SentenceNode extends AbstractNode {  
        private AbstractNode direction;  
        private AbstractNode action;  
        private AbstractNode distance;  
      
        public SentenceNode(AbstractNode direction,AbstractNode action,AbstractNode distance) {  
            this.direction = direction;  
            this.action = action;  
            this.distance = distance;  
        }  
          
        //简单句子的解释操作  
        public String interpret() {  
            return direction.interpret() + action.interpret() + distance.interpret();  
        }     
    }  
      
    //方向解释：终结符表达式  
    class DirectionNode extends AbstractNode {  
        private String direction;  
          
        public DirectionNode(String direction) {  
            this.direction = direction;  
        }  
          
        //方向表达式的解释操作  
        public String interpret() {  
            if (direction.equalsIgnoreCase("up")) {  
                return "向上";  
            }  
            else if (direction.equalsIgnoreCase("down")) {  
                return "向下";  
            }  
            else if (direction.equalsIgnoreCase("left")) {  
                return "向左";  
            }  
            else if (direction.equalsIgnoreCase("right")) {  
                return "向右";  
            }  
            else {  
                return "无效指令";  
            }  
        }  
    }  
      
    //动作解释：终结符表达式  
    class ActionNode extends AbstractNode {  
        private String action;  
          
        public ActionNode(String action) {  
            this.action = action;  
        }  
          
        //动作（移动方式）表达式的解释操作  
        public String interpret() {  
            if (action.equalsIgnoreCase("move")) {  
                return "移动";  
            }  
            else if (action.equalsIgnoreCase("run")) {  
                return "快速移动";  
            }  
            else {  
                return "无效指令";  
            }  
        }  
    }  
      
    //距离解释：终结符表达式  
    class DistanceNode extends AbstractNode {  
        private String distance;  
          
        public DistanceNode(String distance) {  
            this.distance = distance;  
        }  
          
    //距离表达式的解释操作  
        public String interpret() {  
            return this.distance;  
        }     
    }  
      
    //指令处理类：工具类  
    class InstructionHandler {  
        private String instruction;  
        private AbstractNode node;  
          
        public void handle(String instruction) {  
            AbstractNode left = null, right = null;  
            AbstractNode direction = null, action = null, distance = null;  
            Stack stack = new Stack(); //声明一个栈对象用于存储抽象语法树  
            String[] words = instruction.split(" "); //以空格分隔指令字符串  
            for (int i = 0; i < words.length; i++) {  
    //本实例采用栈的方式来处理指令，如果遇到“and”，则将其后的三个单词作为三个终结符表达式连成一个简单句子SentenceNode作为“and”的右表达式，而将从栈顶弹出的表达式作为“and”的左表达式，最后将新的“and”表达式压入栈中。                   if (words[i].equalsIgnoreCase("and")) {  
                    left = (AbstractNode)stack.pop(); //弹出栈顶表达式作为左表达式  
                    String word1= words[++i];  
                    direction = new DirectionNode(word1);  
                    String word2 = words[++i];  
                    action = new ActionNode(word2);  
                    String word3 = words[++i];  
                    distance = new DistanceNode(word3);  
                    right = new SentenceNode(direction,action,distance); //右表达式  
                    stack.push(new AndNode(left,right)); //将新表达式压入栈中  
                }  
                //如果是从头开始进行解释，则将前三个单词组成一个简单句子SentenceNode并将该句子压入栈中  
                else {  
                    String word1 = words[i];  
                    direction = new DirectionNode(word1);  
                    String word2 = words[++i];  
                    action = new ActionNode(word2);  
                    String word3 = words[++i];  
                    distance = new DistanceNode(word3);  
                    left = new SentenceNode(direction,action,distance);  
                    stack.push(left); //将新表达式压入栈中  
                }  
            }  
            this.node = (AbstractNode)stack.pop(); //将全部表达式从栈中弹出  
        }  
          
        public String output() {  
            String result = node.interpret(); //解释表达式  
            return result;  
        }  
    }

工具类InstructionHandler用于对输入指令进行处理，将输入指令分割为字符串数组，将第1个、第2个和第3个单词组合成一个句子，并存入栈中；如果发现有单词“and”，则将“and”后的第1个、第2个和第3个单词组合成一个新的句子作为“and”的右表达式，并从栈中取出原先所存句子作为左表达式，然后组合成一个And节点存入栈中。依此类推，直到整个指令解析结束。

编写如下客户端测试代码：

class Client {  
        public static void main(String args[]) {  
            String instruction = "up move 5 and down run 10 and left move 5";  
            InstructionHandler handler = new InstructionHandler();  
            handler.handle(instruction);  
            String outString;  
            outString = handler.output();  
            System.out.println(outString);  
        }  
    }

编译并运行程序，输出结果如下：

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background:rgb(242,242,242); color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px; width:678px; height:33px"> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px">向上移动<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">5</span>再向下快速移动<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">10</span>再向左移动<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">5</span></span></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

【作者：刘伟     [http://blog.csdn.net/lovelion][http_blog.csdn.net_lovelion]】

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