Net设计模式实例之解释器模式（Interpreter Pattern）

一、解释器模式简介（Brief Introduction）

解释器模式（Interpreter Pattern），给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。使用了解释器模式，可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类来表示文法规则，可以使用继承来改变或扩展该文法。也比较容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类容易直接编写。

二、解决的问题（What To Solve）

如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子，这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决问题。

三、解释器模式分析（Analysis）

1、解释器模式结构

AbstractExpression抽象类：声明一个接口，用于执行一个操作。

TerminalExpression类：终结符表达式，实现与文法中的终结符相关的解释操作。

NonterminalExpression类：非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中每一条规则R1、R2.......RN都需要一个具体的非终结符表达式类。

Context类：包含解释器之外的一些全局信息。

2、源代码

1、抽象表达式AbstractExpression

public abstract class AbstractExpression { public abstract void Interpret(Context context); }

2、终结符表达式TerminalExpression

public class TerminalExpression:AbstractExpression { public override void Interpret(Context context) { Console.WriteLine("调用终止符表达式Terminal.Interpret()"); } }

3、非终结符表达式NonterminalExpression

public class NonterminalExpression:AbstractExpression { public override void Interpret(Context context) { Console.WriteLine("调用非终止符表达式 Nonterminal.Interpret()"); } }

4、上下文类Context

public class Context { }

5、客户端代码

static void Main(string[] args) { Context context = new Context(); ArrayList list = new ArrayList(); //填充语法树 list.Add(new TerminalExpression()); list.Add(new NonterminalExpression()); list.Add(new TerminalExpression()); list.Add(new TerminalExpression()); //解析 foreach (AbstractExpression abstractExpression in list) { abstractExpression.Interpret(context); } Console.ReadKey(); }

3、程序运行结果

四．解释器模式案例分析（Example）

1、场景

罗马字符转换为十进制数字,如下图所示



Expression抽象类：抽象表达式，声明一个抽象的解释器操作，这个抽象类为抽象语法树中所有的节点所共享。

ThousandExpression类：用来核对罗马字符中的 M ；

HundredExpression类：用来核对罗马字符中的C, CD, D or CM；

TenExpression类：用来核对罗马字附中的X, XL, L and XC；

OneExpression类：用来核对罗马字附中的I, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIII, IX。

2、代码

1、上下文类Context

class Context { private string _input; private int _output; public Context(string input) { this._input = input; } public string Input { get { return _input; } set { _input = value; } } public int Output { get { return _output; } set { _output = value; } } }

2、抽象表达式类Expression

abstract class Expression { public void Interpret(Context context) { if (context.Input.Length == 0) return; if (context.Input.StartsWith(Nine())) { context.Output += (9 * Multiplier()); context.Input = context.Input.Substring(2); } else if (context.Input.StartsWith(Four())) { context.Output += (4 * Multiplier()); context.Input = context.Input.Substring(2); } else if (context.Input.StartsWith(Five())) { context.Output += (5 * Multiplier()); context.Input = context.Input.Substring(1); } while (context.Input.StartsWith(One())) { context.Output += (1 * Multiplier()); context.Input = context.Input.Substring(1); } } public abstract string One(); public abstract string Four(); public abstract string Five(); public abstract string Nine(); public abstract int Multiplier(); }

3、终止符表达式类ThousandExpression、HundredExpression、TenExpression等

/// <summary> /// A 'TerminalExpression' class /// <remarks> /// 用来核对罗马字符中的 M /// </remarks> /// </summary> class ThousandExpression : Expression { public override string One() { return "M"; } public override string Four() { return " "; } public override string Five() { return " "; } public override string Nine() { return " "; } public override int Multiplier() { return 1000; } } /// <summary> /// A 'TerminalExpression' class /// <remarks> /// 用来核对罗马字符中的C, CD, D or CM； /// </remarks> /// </summary> class HundredExpression : Expression { public override string One() { return "C"; } public override string Four() { return "CD"; } public override string Five() { return "D"; } public override string Nine() { return "CM"; } public override int Multiplier() { return 100; } } /// <summary> /// A 'TerminalExpression' class /// <remarks> /// 用来核对罗马字附中的X, XL, L and XC /// </remarks> /// </summary> class TenExpression : Expression { public override string One() { return "X"; } public override string Four() { return "XL"; } public override string Five() { return "L"; } public override string Nine() { return "XC"; } public override int Multiplier() { return 10; } } /// <summary> /// A 'TerminalExpression' class /// <remarks> /// 用来核对罗马字附中的I, II, III, IV, V, VI, VI, VII, VIII, IX /// </remarks> /// </summary> class OneExpression : Expression { public override string One() { return "I"; } public override string Four() { return "IV"; } public override string Five() { return "V"; } public override string Nine() { return "IX"; } public override int Multiplier() { return 1; } }

4、客户端代码

static void Main(string[] args) { string roman = "MCMXXVIII"; Context context = new Context(roman); // Build the 'parse tree' List<Expression> tree = new List<Expression>(); tree.Add(new ThousandExpression()); tree.Add(new HundredExpression()); tree.Add(new TenExpression()); tree.Add(new OneExpression()); // Interpret foreach (Expression exp in tree) { exp.Interpret(context); } Console.WriteLine("{0} = {1}",roman, context.Output); Console.ReadKey(); }

3、运行结果

五、总结（Summary）

解释器模式（Interpreter Pattern），给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。当有一个语言需要解释执行，并且你可将该语言中的句子表示为一个抽象的语法树时，可以考虑使用解释器模式。

参考资料：http://www.dofactory.com/Patterns/PatternInterpreter.aspx