自定义语言的兑现——解释器模式（四）

自定义语言的实现——解释器模式（四）
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“downrun 10 and left move20”对应的抽象语法树如图18-4所示：

自定义语言的兑现——解释器模式（四）

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：

自定义语言的兑现——解释器模式（四）

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 &lt; 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：

向上移动5再向下快速移动10再向左移动5

【作者：刘伟 http://blog.csdn.net/lovelion】

自定义语言的兑现解释器模式（四）

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