Java解析表达式

• 需求
• 思路
• 总结

需求

指定一个String表达式，表达式符合给出的运算符规范，比如：2!=2 and 2>=3 or 4<=4，计算出表达式的结果（true or false）。 支持的操作符：(,),and,or,mod,+,-,*,/,>,>=,<,<=,=,!=

思路

1. 首先要用Java运算符替换表达式中的部分操作符，如and替换为&&，or替换为||,具体如下： ``` operatorsMap.put("\\s+and\\s+", "&&"); operatorsMap.put("\\s+or\\s+", "||"); operatorsMap.put("\\s+mod\\s+", "%"); operatorsMap.put("(?|<|\\!|=)=(?!=|>|<|\\!)", "=="); operatorsMap.put("\\)and\\s+", ")&&"); operatorsMap.put("\\s+and\\(", "&&("); operatorsMap.put("\\)and\\(", ")&&("); operatorsMap.put("\\)or\\s+", ")||"); operatorsMap.put("\\s+or\\(", "||("); operatorsMap.put("\\)or\\(", ")||("); operatorsMap.put("\\)mod\\s+", ")%"); operatorsMap.put("\\s+mod\\(", "%("); operatorsMap.put("\\)mod\\(", ")%("); operatorsMap.put("\\!\\s+\\=", "!="); operatorsMap.put("\\>\\s+\\=", ">="); operatorsMap.put("\\<\\s+\\=", "<="); ``` 2. 将替换后的表达式，转化了一个```List```，Segment定义为： ```java public Segment(String word,int type){ this.word = word;//词 this.type = type;//类型，如DIGIT = 1;LETTER = 2; } ``` 比如(ab+cd)/2 >= 3,解析后的Segment列表为： ``` segment1: ( segment2: ab segment3: + segment4: cd segment5: ) segment6: / segment7: 2 segment8: space segment9: >= segment10: space segment11: 3 ``` 3. 将```List```转化为后缀表达式```List```，其中过滤掉空格(space)```Segment``` ```java public void doConvert(Segment segment) { int type = segment.getType(); if (isBarcket(type)) { //括号的处理 dealBracket(segment); } else if (isOperator(type)) { dealOperator(segment);//运算符的处理 } else { list.add(segment.getWord());//操作数的处理 } } ``` 4. 自定义各种运算符的计算规则 ```java operationMap.put("+", new PlusOperator()); operationMap.put("-", new MinusOperator()); operationMap.put("*", new MultipliedOperator()); operationMap.put("/", new DivideOperator()); operationMap.put("%", new ModOperator()); operationMap.put("^", new PowerOperator()); operationMap.put(">", new GtOperator()); operationMap.put("<", new LtOperator()); operationMap.put(">=", new GeOperator()); operationMap.put("<=", new LeOperator()); operationMap.put("==", new EqOperator()); operationMap.put("!=", new NeOperator()); operationMap.put("&&", new AndOperator()); operationMap.put("||", new OrOperator());

    //比如加法运算符，PlusOperator：
    public void operator(Deque<String> stack) {
        //操作数出栈，完成运算
            BigDecimal b = new BigDecimal(stack.pop());
            BigDecimal a = new BigDecimal(stack.pop());
            stack.push(a.add(b).stripTrailingZeros().toPlainString());
        }

5. 计算后缀表达式的值。如果后缀表达式中操作数都是变量名，那么计算之前需要完成值的替换。
```java
public String compute(List<String> postfix) {
        try {
            Deque<String> stack = new ArrayDeque<>();
            for (String item : postfix) {
                Operator op = operationMap.get(item);
                if (null == op) {
                    stack.push(item);
                } else {
                    op.operator(stack);
                }
            }
            return stack.pop();
        } catch (Exception e) {
            logger.info(e.getMessage(), e);
            return "ERROR";
        }
    }

6. 返回布尔值

//List<String> mustList后缀表达式
//Map<String, Object> value表达式中变量的值
public boolean getResult(List<String> mustList, Map<String, Object> value) {
        return Boolean.parseBoolean(compute(replace(mustList, value)));
    }

总结

将表达式处理为后缀表达式，通过栈完成操作数的运算，是个比较经典的小程序，比较考验计算机功底和细节处理。