自定义语言的实现——解释器模式(四):机器人控制程序的解释器模式解决方案

撸了今年阿里、腾讯和美团的面试,我有一个重要发现…….

作者:Liuwei-Sunny

出处:https://blog.csdn.net/lovelion


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:

20190615100711_1.png

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:

2019061510079_2.png

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
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