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“down run 10 and left move 20”对应的抽象语法树如图18-4所示：

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：

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 < 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】