关系表达式的计算

近期在做一个项目，涉及到一些简单的规则匹配。规则的判定条件可以用关系表达式描述，形如(P1|P2)&(P3|P4)。其中&是与，|是或，P1-P4是Pattern，具体的匹配条件，返回值是True或者False。为计算此表达式的值，采用中序转后序再计算表达式的值。

1. 后序表达式的生成

中序表达式转后序表达式算法：

1. 用&|()对原表达式进行拆分，得到List<String>。
2. 从前往后遍历该List：
    （1）如果是一个pattern，则入栈。
    （2）如果是左括号(，也入栈。
    （3）如果是右括号：
        （a）如果此时栈为空，则表示表达式解析异常，报警并退出。
        （b）如果栈不为空，则依次pop栈顶元素，直到匹配到左括号(。如果没有左括号(的匹配，则表达式依次，报警并退出。
    （4）如果是&和|：
        （a）如果栈为空，直接入栈。
        （b）如果栈不为空，依次出栈直到匹配左括号（左括号不出栈）。再把操作符入栈。
3、所有的pattern和操作符都入栈以后，把栈中所有元素依次出栈，就得到后序表达式。

参考代码：

List<String> postfix = new ArrayList<String>();
Stack<String> stack = new Stack<String>();
String delims = "&|()"; // 支持的操作符
StringTokenizer st = new StringTokenizer(rule, delims, true);
while (st.hasMoreTokens()) {
    String tk = st.nextToken();
    if (!delims.contains(tk)) {
        // pattern，直接入栈
        postfix.add(tk);
    } else if (tk.equals("(")) {
        // 左括号，入栈
        stack.push(tk);
    } else if (tk.equals(")")) {
        if (stack.empty()) {
            // 碰到右括号，如果栈为空，解析异常
            throw new RuleException("parseRule Error!");
        }
        String val = stack.pop();
        // 如果栈不为空，依次出栈直到匹配左括号
        while (!val.equals("(")) {
            postfix.add(val);
            if (!stack.empty()) {
                val = stack.pop();
            } else
                break;
        }
        if (stack.empty() && !val.equals("(")) {
            // 如果匹配不到左括号，解析异常
            throw new RuleException("parseRule Error!");
        }
    } else if (tk.equals("&") || tk.equals("|")) {
        if (stack.empty()) {
            // 碰到操作符，如果栈空，则直接入栈
            stack.push(tk);
        } else {
            // 如果栈不为空，依次出栈直到匹配左括号
            while (!stack.empty() && !stack.lastElement().equals("(")) {
                postfix.add(stack.pop());
            }
            // 操作符入栈
            stack.push(tk);
        }
    }
}

// 所有的pattern和操作符匹配完毕，把堆栈中还有的数据依次出栈
while (!stack.empty()) {
    postfix.add(stack.pop());
}

System.out.println("Original Rule：" + rule);
System.out.println("Postfix Rule: " + postfix.toString());

 

2. 后序表达式的计算

后序表达式的计算算法：

1. 从前往后遍历中序表达式：
    （1）如果是&|操作符，则pop两个字段r1和r2，计算r1&r2或r1|r2的值r3，并将r3入栈。
    （2）如果是pattern，则计算pattern的匹配结果True Or False，并将结果入栈。
2、中序表达式便利完毕，栈中只有1个元素，即为表达式结果。

 参考代码：

Stack<Boolean> stack = new Stack<Boolean>();
for (String str : this.postfix) {
    if (str.equals("&")) {
        // pop两个pattern，计算
        boolean r1 = stack.pop();
        boolean r2 = stack.pop();
        stack.push(r1 && r2);
    } else if (str.equals("|")) {
        // pop两个pattern，计算
        boolean r1 = stack.pop();
        boolean r2 = stack.pop();
        stack.push(r1 || r2);
    } else {
        // 计算pattern的值，并push到stack
        Pattern ptn = this.patterns.get(str);
        stack.push(ptn.judge(fact));
    }
}

if (stack.size() == 1) {
    return stack.pop();
} else {
    throw new RuleException("judge failed: postfix error!");
}