軟件體系結構的第二次實驗（解釋器風格與管道過濾器風格）

一、實驗目的

　　1．熟悉體系結構的風格的概念

　　2．理解和應用管道過濾器型的風格。

　　3、理解解釋器的原理

　　4、理解編譯器模型

二、實驗環境

　　硬件：

　　軟件：Python或任何一種自己喜歡的語言

三、實驗內容

　　1、實現“四則運算”的簡易翻譯器。

　　結果要求：

　　　　1）實現加減乘除四則運算，允許同時又多個操作數，如：2+3*5-6 結果是11

　　　　2）被操作數為整數，整數可以有多位

　　　　3）處理空格

　　　　4）輸入錯誤顯示錯誤提示，並返回命令狀態“CALC”

　　　　圖1 實驗結果示例

　　加強練習：

　　　　1、有能力的同學，可以嘗試實現賦值語句，例如x=2+3*5-6，返回x=11。（註意：要實現解釋器的功能，而不是只是顯示）

　　　　2、嘗試實現自增和自減符號，例如x++

　　　　3、采用管道-過濾器（Pipes and Filters）風格實現解釋器

圖2 管道-過濾器風格

圖 3 編譯器模型示意圖

　　本實驗，實現的是詞法分析和語法分析兩個部分。

四、實驗步驟：

　代碼如下：

  1 package com.brainstrong.uamis.util;
 
  2 
  3 import java.io.InputStream;
  4 import java.util.ArrayList;
  5 import java.util.List;
  6 import java.util.Scanner;
  7 import java.util.StringTokenizer;
  8 
  9 /**
 10  * JAVA實現四則運算解釋器
 11  *
 12  * @author 旭旭
 13  * @create 2017-10-27 19:43
 14  **/
 15 public class Calc {
 16 
 17     public
 
 static void main(String[] args) {
 18         Scanner scanner = new Scanner(System.in);
 19         String exp = scanner.nextLine();
 20         System.out.println(calc(exp));
 21     }
 22 
 23     /**
 24      *
 25      * @param exp 四則表達式
 26      * @return
 27      */
 28     public static double calc(String exp){
 29         //1.把表示負數的-號換成@號
 30         exp = negativeToAtChar(exp);
 31         //2.數字的分類
 32         List<Double> numbers = splitNumExp(exp);
 33         //3.運算符的分離
 34         List<Character> ops = splitOpfromExp(exp);
 35         //4.先乘除
 36         for (int i = 0; i < ops.size(); i++) {
 37             //判斷,運算符是否是乘除
 38             char op = ops.get(i);
 39             //是,取出,運算
 40             if (op == ‘*‘ || op == ‘/‘) {
 41                 //取出來,運算
 42                 ops.remove(i);//後面的數據往前順序移動
 43                 //運算
 44                 //從數字容器中取出對應運算符的兩個數字
 45                 double d1 = numbers.remove(i);
 46                 double d2 = numbers.remove(i);
 47 
 48                 if (op == ‘*‘) {
 49                     d1 *= d2;
 50                 }else {
 51                     d1 /= d2;
 52                 }
 53 
 54                 //把運算結果放入數字容器中i的位置
 55                 numbers.add(i, d1);//原來i位置(包括)後面的數據依次往後順移
 56                 i--;
 57             }
 58         }
 59         //5.後加減
 60         while (!ops.isEmpty() ) {
 61             char op = ops.remove(0);
 62             double d1 = numbers.remove(0);
 63             double d2 = numbers.remove(0);
 64             //運算
 65             if (op == ‘+‘) {
 66                 d1 += d2;
 67             } else {
 68                 d1 -= d2;
 69             }
 70             //把運算結果插入到數字容器中0的位置
 71             numbers.add(0, d1);
 72         }
 73         //6.容器中的第一個數據就是結果
 74         return numbers.get(0);
 75     }
 76 
 77     /**
 78      * 從表達式中分離表達式和運算符
 79      * @param exp
 80      * @return
 81      */
 82     private static List<Character> splitOpfromExp(String exp) {
 83         List<Character> ops = new ArrayList<Character>();
 84         StringTokenizer st = new StringTokenizer(exp, "1234567890.@");
 85         while (st.hasMoreTokens()) {
 86             char c = st.nextElement().toString().trim().charAt(0);
 87             ops.add(c);
 88         }
 89         return ops;
 90     }
 91 
 92     /**
 93      * 分離出數字
 94      * @param exp
 95      * @return
 96      */
 97     private static List<Double> splitNumExp(String exp) {
 98         List<Double> numbers = new ArrayList<Double>();
 99         StringTokenizer st = new StringTokenizer(exp, "+-*/");
100         while (st.hasMoreTokens()) {
101             String numStr = st.nextElement().toString().trim();
102             if (numStr.charAt(0) == ‘@‘) {
103                 numStr = "-" + numStr.substring(1);
104             }
105             numbers.add(Double.parseDouble(numStr));
106         }
107         return numbers;
108     }
109 
110     /**
111      * 把-號換成@號
112      * @param exp
113      * @return
114      */
115     private static String negativeToAtChar(String exp) {
116         for (int i = 0; i < exp.length(); i++) {
117             char c = exp.charAt(i);
118             if (c == ‘-‘) {
119                 //判斷是否是負數
120                 if (i == 0) {
121                     //第一個位置肯定是負數
122                     exp = "@"+exp.substring(1);
123                 }else {
124                     //不是第一個位置
125                     //判斷前一個位置是否是運算符
126                     char cprev = exp.charAt(i - 1);
127                     if (cprev == ‘+‘ || cprev == ‘-‘ || cprev == ‘*‘ || cprev == ‘/‘) {
128                         exp = exp.substring(0, i)+"@"+exp.substring(i+1);
129                     }
130                 }
131             }
132         }
133         return exp;
134     }
135 
136 }

130242014076+陳旭+第2次實驗