C++ 计划模式——解释器模式 - IT评测·应用市场-qidao123.com

//小表达式（节点）父类
class Expression
{
public:
Expression(int num, char sign) :m_dbg_num(num), m_dbg_sign(sign) {} //构造函数
virtual ~Expression() {} //做父类时析构函数应该为虚函数
public:
//解析语法树中的当前节点
virtual int interpret(map<char, int> var) = 0; //#include <map>，map容器中的键值对用于保存变量名及对应的值
public:
//以下两个成员变量是为程序跟踪调试时观察某些数据方便而引入
int m_dbg_num; //创建该对象时的一个编号，用于记录本对象是第几个创建的
char m_dbg_sign; //标记本对象的类型，可能是个字符v代表变量（终结符表达式），也可能是个加减号（非终结符表达式）
};

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//变量表达式（终结符表达式）
class VarExpression :public Expression
{
public:
VarExpression(const char& key, int num, char sign) :Expression(num, sign) //构造函数
{
m_key = key;
}
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
return var[m_key]; //返回变量名对应的数值
}
private:
char m_key; //变量名，本范例中诸如a、b、c、d都是变量名
};

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//运算符表达式（非终结符表达式）父类
class SymbolExpression :public Expression
{
public:
SymbolExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :m_left(left), m_right(right), Expression(num, sign) {} //构造函数
Expression* getLeft() { return m_left; }
Expression* getRight() { return m_right; }
protected:
//左右各有一个操作数
Expression* m_left;
Expression* m_right;
};
//加法运算符表达式（非终结符表达式）
class AddExpression :public SymbolExpression
{
public:
AddExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :SymbolExpression(left, right, num, sign) {}//构造函数
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
//分步骤拆开写，方便理解和观察
int value1 = m_left->interpret(var); //递归调用左操作数的interpret方法
int value2 = m_right->interpret(var); //递归调用右操作数的interpret方法
int result = value1 + value2;
return result; //返回两个变量相加的结果
}
};
//减法运算符表达式（非终结符表达式）
class SubExpression :public SymbolExpression
{
public:
SubExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :SymbolExpression(left, right, num, sign) {}//构造函数
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
int value1 = m_left->interpret(var);
int value2 = m_right->interpret(var);
int result = value1 - value2;
return result; //返回两个变量相减的结果
}
};

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//分析—创建语法树（表达式树）
Expression* analyse(string strExp) //strExp：要计算结果的表达式字符串，比如"a-b+c+d"
{
stack<Expression*> expStack;//#include <stack>，这里用到了栈这种顺序容器
Expression* left = nullptr;
Expression* right = nullptr;
int icount = 1;
for (size_t i = 0; i < strExp.size(); ++i)//循环遍历表达式字符串中的每个字符
{
switch (strExp[i])
{
case '+':
//加法运算符表达式（非终结符表达式）
left = expStack.top(); //返回栈顶元素（左操作数）
++i;
right = new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v'); //v代表是个变量节点
//在栈顶增加元素
expStack.push(new AddExpression(left, right, icount++, '+')); //'+'代表是个减法运算符节点
break;
case '-':
//减法运算符表达式（非终结符表达式）
left = expStack.top(); //返回栈顶元素
++i;
right = new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v');
expStack.push(new SubExpression(left, right, icount++, '-')); //'-'代表是个减法运算符节点
break;
default:
//变量表达式（终结符表达式）
expStack.push(new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v'));
break;
} //end switch
} //end for
Expression* expression = expStack.top(); //返回栈顶元素
return expression;
}

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void release(Expression* expression)
{
//释放表达式树的节点内存
SymbolExpression* pSE = dynamic_cast<SymbolExpression*>(expression); //此处代码有优化空间（不使用dynamic_cast），留给读者思考
if (pSE)
{
release(pSE->getLeft());
release(pSE->getRight());
}
delete expression;
}

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int main()
{
string strExp = "a-b+c+d"; //将要求值的字符串表达式
map<char, int> varmap;
//下面是给字符串表达式中所有参与运算的变量一个对应的数值
varmap.insert(make_pair('a', 7)); //类似于赋值语句a = 7
varmap.insert(make_pair('b', 9)); //类似于赋值语句b = 9
varmap.insert(make_pair('c', 3)); //类似于赋值语句c = 3
varmap.insert(make_pair('d', 2)); //类似于赋值语句d = 2
Expression* expression = analyse(strExp); //调用analyse函数创建语法树
int result = expression->interpret(varmap); //调用interpret接口求解字符串表达式的结果
cout << "字符串表达式"a - b + c + d"的计算结果为：" << result << endl; //输出字符串表达式结果
//释放内存
release(expression);
return 0;
}

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#include <iostream>#include <cstring>#include <map>#include <stack>#include <vector>using namespace std;//小表达式（节点）父类
class Expression
{
public:
Expression(int num, char sign) :m_dbg_num(num), m_dbg_sign(sign) {} //构造函数
virtual ~Expression() {} //做父类时析构函数应该为虚函数
public:
//解析语法树中的当前节点
virtual int interpret(map<char, int> var) = 0; //#include <map>，map容器中的键值对用于保存变量名及对应的值
public:
//以下两个成员变量是为程序跟踪调试时观察某些数据方便而引入
int m_dbg_num; //创建该对象时的一个编号，用于记录本对象是第几个创建的
char m_dbg_sign; //标记本对象的类型，可能是个字符v代表变量（终结符表达式），也可能是个加减号（非终结符表达式）
};
//-----//变量表达式（终结符表达式）
class VarExpression :public Expression
{
public:
VarExpression(const char& key, int num, char sign) :Expression(num, sign) //构造函数
{
m_key = key;
}
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
return var[m_key]; //返回变量名对应的数值
}
private:
char m_key; //变量名，本范例中诸如a、b、c、d都是变量名
};
//------//运算符表达式（非终结符表达式）父类
class SymbolExpression :public Expression
{
public:
SymbolExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :m_left(left), m_right(right), Expression(num, sign) {} //构造函数
Expression* getLeft() { return m_left; }
Expression* getRight() { return m_right; }
protected:
//左右各有一个操作数
Expression* m_left;
Expression* m_right;
};
//加法运算符表达式（非终结符表达式）
class AddExpression :public SymbolExpression
{
public:
AddExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :SymbolExpression(left, right, num, sign) {}//构造函数
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
//分步骤拆开写，方便理解和观察
int value1 = m_left->interpret(var); //递归调用左操作数的interpret方法
int value2 = m_right->interpret(var); //递归调用右操作数的interpret方法
int result = value1 + value2;
return result; //返回两个变量相加的结果
}
};
//减法运算符表达式（非终结符表达式）
class SubExpression :public SymbolExpression
{
public:
SubExpression(Expression* left, Expression* right, int num, char sign) :SymbolExpression(left, right, num, sign) {}//构造函数
virtual int interpret(map<char, int> var)
{
int value1 = m_left->interpret(var);
int value2 = m_right->interpret(var);
int result = value1 - value2;
return result; //返回两个变量相减的结果
}
};
//分析—创建语法树（表达式树）
Expression* analyse(string strExp) //strExp：要计算结果的表达式字符串，比如"a-b+c+d"
{
stack<Expression*> expStack;//#include <stack>，这里用到了栈这种顺序容器
Expression* left = nullptr;
Expression* right = nullptr;
int icount = 1;
for (size_t i = 0; i < strExp.size(); ++i)//循环遍历表达式字符串中的每个字符
{
switch (strExp[i])
{
case '+':
//加法运算符表达式（非终结符表达式）
left = expStack.top(); //返回栈顶元素（左操作数）
++i;
right = new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v'); //v代表是个变量节点
//在栈顶增加元素
expStack.push(new AddExpression(left, right, icount++, '+')); //'+'代表是个减法运算符节点
break;
case '-':
//减法运算符表达式（非终结符表达式）
left = expStack.top(); //返回栈顶元素
++i;
right = new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v');
expStack.push(new SubExpression(left, right, icount++, '-')); //'-'代表是个减法运算符节点
break;
default:
//变量表达式（终结符表达式）
expStack.push(new VarExpression(strExp[i], icount++, 'v'));
break;
} //end switch
} //end for
Expression* expression = expStack.top(); //返回栈顶元素
return expression;
}
void release(Expression* expression)
{
//释放表达式树的节点内存
SymbolExpression* pSE = dynamic_cast<SymbolExpression*>(expression); //此处代码有优化空间（不使用dynamic_cast），留给读者思考
if (pSE)
{
release(pSE->getLeft());
release(pSE->getRight());
}
delete expression;
}
int main()
{
string strExp = "a-b+c+d"; //将要求值的字符串表达式
map<char, int> varmap;
//下面是给字符串表达式中所有参与运算的变量一个对应的数值
varmap.insert(make_pair('a', 7)); //类似于赋值语句a = 7
varmap.insert(make_pair('b', 9)); //类似于赋值语句b = 9
varmap.insert(make_pair('c', 3)); //类似于赋值语句c = 3
varmap.insert(make_pair('d', 2)); //类似于赋值语句d = 2
Expression* expression = analyse(strExp); //调用analyse函数创建语法树
int result = expression->interpret(varmap); //调用interpret接口求解字符串表达式的结果
cout << "字符串表达式"a - b + c + d"的计算结果为：" << result << endl; //输出字符串表达式结果
//释放内存
release(expression);
return 0;
}

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