Net设计模式实例之解释器模式（Interpreter Pattern）

一、解释器模式简介（Brief Introduction）

解释器模式（Interpreter Pattern），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。使用了解释器模式，可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，可以使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类容易直接编写。

二、解决的问题（What To Solve）

如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子，这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决问题。

三、解释器模式分析（Analysis）

1、解释器模式结构

AbstractExpression抽象类：声明一个接口，用于执行一个操作。

TerminalExpression类：终结符表达式，实现与文法中的终结符相关的解释操作。

NonterminalExpression类：非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1、R2.......RN都需要一个具体的非终结符表达式类。

Context类：包含解释器之外的一些全局信息。

2、源代码

1、抽象表达式AbstractExpression

public abstract class AbstractExpression

{

    public abstract void Interpret(Context context);

}

 

2、终结符表达式TerminalExpression

public class TerminalExpression:AbstractExpression

{

    public override void Interpret(Context context)

    {

        Console.WriteLine("调用终止符表达式Terminal.Interpret()");

    }

}

 

3、非终结符表达式NonterminalExpression

public class NonterminalExpression:AbstractExpression

{

    public override void Interpret(Context context)

    {

        Console.WriteLine("调用非终止符表达式 Nonterminal.Interpret()");

    }

}

 

4、上下文类Context

public class Context

{

}

 

5、客户端代码

static void Main(string[] args)

{

    Context context = new Context();

    ArrayList list = new ArrayList();

 

    //填充语法树

    list.Add(new TerminalExpression());

    list.Add(new NonterminalExpression());

    list.Add(new TerminalExpression());

    list.Add(new TerminalExpression());

 

    //解析

    foreach (AbstractExpression abstractExpression in list)

    {

        abstractExpression.Interpret(context);

    }

    Console.ReadKey();

}

3、程序运行结果

四．解释器模式案例分析（Example）

1、场景

   罗马字符转换为十进制数字,如下图所示

Expression抽象类：抽象表达式，声明一个抽象的解释器操作，这个抽象类为抽象语法树中所有的节点所共享。

ThousandExpression类：用来核对罗马字符中的 M ；

HundredExpression类：用来核对罗马字符中的C, CD, D or CM；

TenExpression类：用来核对罗马字附中的X, XL, L and XC；

OneExpression类：用来核对罗马字附中的I, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIII, IX。

2、代码

1、上下文类Context

class Context

{

    private string _input;

    private int _output;

    public Context(string input)

    {

        this._input = input;

    }

    public string Input

    {

        get { return _input; }

        set { _input = value; }

    }

    public int Output

    {

        get { return _output; }

        set { _output = value; }

    }

}

 

2、抽象表达式类Expression

abstract class Expression

{

    public void Interpret(Context context)

    {

        if (context.Input.Length == 0)

            return;

        if (context.Input.StartsWith(Nine()))

        {

            context.Output += (9 * Multiplier());

            context.Input = context.Input.Substring(2);

        }

        else if (context.Input.StartsWith(Four()))

        {

            context.Output += (4 * Multiplier());

            context.Input = context.Input.Substring(2);

        }

        else if (context.Input.StartsWith(Five()))

        {

            context.Output += (5 * Multiplier());

            context.Input = context.Input.Substring(1);

        }

        while (context.Input.StartsWith(One()))

        {

            context.Output += (1 * Multiplier());

            context.Input = context.Input.Substring(1);

        }

    }

    public abstract string One();

    public abstract string Four();

    public abstract string Five();

    public abstract string Nine();

    public abstract int Multiplier();

}

 

3、终止符表达式类ThousandExpression、HundredExpression、TenExpression等

/// <summary>

/// A 'TerminalExpression' class

/// <remarks>

/// 用来核对罗马字符中的 M

/// </remarks>

/// </summary>

class ThousandExpression : Expression

{

    public override string One() { return "M"; }

    public override string Four() { return " "; }

    public override string Five() { return " "; }

    public override string Nine() { return " "; }

    public override int Multiplier() { return 1000; }

}

/// <summary>

/// A 'TerminalExpression' class

/// <remarks>

/// 用来核对罗马字符中的C, CD, D or CM；

/// </remarks>

/// </summary>

class HundredExpression : Expression

{

    public override string One() { return "C"; }

    public override string Four() { return "CD"; }

    public override string Five() { return "D"; }

    public override string Nine() { return "CM"; }

    public override int Multiplier() { return 100; }

}

/// <summary>

/// A 'TerminalExpression' class

/// <remarks>

/// 用来核对罗马字附中的X, XL, L and XC

/// </remarks>

/// </summary>

class TenExpression : Expression

{

    public override string One() { return "X"; }

    public override string Four() { return "XL"; }

    public override string Five() { return "L"; }

    public override string Nine() { return "XC"; }

    public override int Multiplier() { return 10; }

}

/// <summary>

/// A 'TerminalExpression' class

/// <remarks>

/// 用来核对罗马字附中的I, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIII, IX

/// </remarks>

/// </summary>

class OneExpression : Expression

{

    public override string One() { return "I"; }

    public override string Four() { return "IV"; }

    public override string Five() { return "V"; }

    public override string Nine() { return "IX"; }

    public override int Multiplier() { return 1; }

}

 

 

4、客户端代码

static void Main(string[] args)

{

    string roman = "MCMXXVIII";

    Context context = new Context(roman);

    // Build the 'parse tree'

    List<Expression> tree = new List<Expression>();

    tree.Add(new ThousandExpression());

    tree.Add(new HundredExpression());

    tree.Add(new TenExpression());

    tree.Add(new OneExpression());

 

    // Interpret

    foreach (Expression exp in tree)

    {

        exp.Interpret(context);

    }

    Console.WriteLine("{0} = {1}",roman, context.Output);

    Console.ReadKey();

}

3、运行结果

五、总结（Summary）

解释器模式（Interpreter Pattern），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。当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象的语法树时，可以考虑使用解释器模式。

参考资料：http://www.dofactory.com/Patterns/PatternInterpreter.aspx