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++

2、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：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;

public class calc {

    private
 
 static String[] SIGNS = {"+", "-", "*", "/"};
    private static Character[] STANDARD_CHAT = {‘+‘, ‘-‘, ‘*‘, ‘/‘, ‘0‘, ‘1‘, ‘2‘, ‘3‘, ‘4‘, ‘5‘, ‘6‘, ‘7‘, ‘8‘, ‘9‘, ‘ ‘};
    private static List<Character> STANDARD_LIST = new ArrayList<Character>(Arrays.asList(STANDARD_CHAT));

    public static
 
 void main(String[] args) {

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String expr = scanner.nextLine();
        //包含quit退出運算
        while (!expr.contains("quit")) {
            //詞法+語法分析
            if (analyzer(expr)) {
                System.out.println(calculator(expr));
            } else {
                System.out.println("表達式輸入錯誤");
            }
            expr = scanner.nextLine();
        }

    }

    private static Double calculator(String expr) {

        //去首尾空格
        expr = expr.trim();
        for (String sign : SIGNS) {
            Integer index;
            if ("-".equals(sign)) {
                index = expr.lastIndexOf(sign);
            } else {
                index = expr.indexOf(sign);
            }
            //不包含當前運算符
            if (index == -1) {
                continue;
            }

            String firstHalf = expr.substring(0, index);
            String secondHalf = expr.substring(index + 1, expr.length());
            switch (sign) {
                case "+":
                    return calculator(firstHalf) + calculator(secondHalf);
                case "-":
                    return calculator(firstHalf) - calculator(secondHalf);
                case "*":
                    return calculator(firstHalf) * calculator(secondHalf);
                case "/":
                    return calculator(firstHalf) / calculator(secondHalf);
            }

        }

        return Double.valueOf(expr);
    }

    private static boolean analyzer(String expr) {
        //詞法分析，輸入的表達式是否包含非法字符
        for (int i = 0; i < expr.length(); i++) {
            if (!STANDARD_LIST.contains(expr.charAt(i))) {
                return false;
            }
        }
        //語法分析，是否包含運算符
        boolean haveSign = false;
        for (String sing:SIGNS) {
            if (expr.contains(sing)){
                haveSign = true;
            }
        }
        return haveSign;
    }
}

對應結構圖：

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）