通俗易懂设计模式解析——解释器模式 / 开普饭

前言

　　今天我们来讲解释器模式【Interpreter Pattern】，如何理解这一个模式呢？一个简单的例子、中英文翻译器这个东西的作用是啥呢？将不知道的英文翻译成中文以便于理解、或者把中文翻译成英文来使用。其中目的也就是将语言进行翻译解释方便去理解使用。那么解释器模式呢？也有相似的逻辑、该模式实现了一个表达式接口、该接口解释一个特定的上下文。主要对于一些固定文法构建一个解释句子的解释器。

解释器模式介绍

一、来由

　　在软件系统中，如果有一些特殊的领域问题较为复杂，疑似的模式不断重复出现。这样使用一般的编程方式会使程序编码极为频繁。在这样的情况下，将这种特定的领域的问题转换表达为某种语法规则的句子。构建一个解释器来解释这样的句子、从而可以达到解决问题的目的。

二、意图

　　给定一个语言，定义它的文法表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该标识来解释语言中的句子。

三、案例图

四、解释器模式代码示例

看上面的案例图，我们一起看下其中包含的五个部分内容：

抽象表达式：定义解释器接口、约定的操作。其中Interpret接口专门用来实现解释器的功能

终结符表达式：实现抽象表达式要求的接口、文法中每一个终结符都有其对应的具体终结表达式。

非终结表达式：文法中每一个规则都需要一个具体的非终结符表达式、一般表示文法中的运算符或者一些关键字。

上下文类：这个角色用来存放终结符对应的具体的位置。

客户端：指使用解释器的客户端。

我们看看这么一个案例，在日常的程序开发中偶尔会遇到中文转阿拉伯数字。对于一些运算需要中文转数字计算。我们看看这一问题如何解决吧：

namespace Interpreter_Pattern
{
    class InterpreterPattern
    {
    }
    /// <summary>
    /// Context: 环境类
    /// </summary>
    public class Context
    {
        private string _statement;
        public Context(string statement)
        {
            this._statement = statement;
            contextMap.Add("一", 1);
            contextMap.Add("二", 2);
            contextMap.Add("三", 3);
            contextMap.Add("四", 4);
            contextMap.Add("五", 5);
            contextMap.Add("六", 6);
            contextMap.Add("七", 7);
            contextMap.Add("八", 8);
            contextMap.Add("九", 9);
        }
        public string Statement
        {
            get { return this._statement; }
            set { this._statement = value; }
        }
        public Dictionary<string, int> contextMap = new Dictionary<string, int>();

    }

    /// <summary>
    /// AbstractExpression: 抽象表达式
    /// </summary>
    public abstract class AbstractExpression
    {
        public abstract void Interpret(Context context);
    }

    public class TerminalExpression : AbstractExpression
    {
        public override void Interpret(Context context)
        {
            if (context.Statement!=null)
            {
                foreach (var Key in context.contextMap.Keys)
                {
                    if (context.Statement.Contains(Key))
                    {
                        context.Statement= context.Statement.Replace(Key, context.contextMap[Key].ToString());// context.contextMap[Key]);
                    }
                }
            }
            //return context;
        }
    }

    public class NonterminalExpression : AbstractExpression
    {
        public override void Interpret(Context context)
        {
            if (context.Statement.Contains("加"))
            {
                context.Statement= context.Statement.Replace("加","+");
            }
            if (context.Statement.Contains("减"))
            {
                context.Statement= context.Statement.Replace("减", "-");
            }
            if (context.Statement.Contains("乘"))
            {
                context.Statement= context.Statement.Replace("乘", "*");
            }
            if (context.Statement.Contains("除"))
            {
                context.Statement= context.Statement.Replace("除", "/");
            }
            //return context;
        }
    }

}

namespace Interpreter_Pattern
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Context context = new Context("三加八加九减二乘五除三");
            AbstractExpression abstractExpression = new TerminalExpression();
             abstractExpression.Interpret(context);

            AbstractExpression noabstractExpression = new NonterminalExpression();
             noabstractExpression.Interpret(context);

            Console.WriteLine(context.Statement);
        }
    }
}

使用场景及优缺点

一、使用场景

1、可以将一个需要解释执行的语言中的句子表示为一个抽象语法树。

2、一些重复的问题可以使用一种简单的语言进行表达。

3、语言的文法较为简单的时候可以考虑

二、优点

1、可扩展性高、比较灵活。

2、增加了新的解释表达式的方式较为方便。

3、容易实现简单的文法。

三、缺点

1、可利用场景少。

2、对于复制的文法维护较为困难。

3、解释器模式会引起类的膨胀。

总结

　　到这里我们就看完了解释器模式，其实我们仔细想想正则表达式是不是也有点相似呢？正则表达式也是一个典型的解释器。解释器模式也就是给定一个语言，定义表示和解释器。然后用这个解释器来解释语言中的句子。解释器模式在平常的运用中较少、一般多用于表达式计算或者编译器、SQL语句解析等。到这里我们已经介绍完了23种设计模式。我们可以通过这个系列开头的文章进行一个整体的回顾。

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