Я написал этот метод eval
для арифметических выражений, чтобы ответить на этот вопрос. Это добавление, вычитание, умножение, деление, возведение в степень (использование символа ^
) и несколько основных функций, таких как sqrt
. Он поддерживает группировку с использованием (
... )
и получает правильные правила приоритета и ассоциативности .
public static double eval(final String str) {
return new Object() {
int pos = -1, ch;
void nextChar() {
ch = (++pos < str.length()) ? str.charAt(pos) : -1;
}
boolean eat(int charToEat) {
while (ch == ' ') nextChar();
if (ch == charToEat) {
nextChar();
return true;
}
return false;
}
double parse() {
nextChar();
double x = parseExpression();
if (pos < str.length()) throw new RuntimeException("Unexpected: " + (char)ch);
return x;
}
// Grammar:
// expression = term | expression `+` term | expression `-` term
// term = factor | term `*` factor | term `/` factor
// factor = `+` factor | `-` factor | `(` expression `)`
// | number | functionName factor | factor `^` factor
double parseExpression() {
double x = parseTerm();
for (;;) {
if (eat('+')) x += parseTerm(); // addition
else if (eat('-')) x -= parseTerm(); // subtraction
else return x;
}
}
double parseTerm() {
double x = parseFactor();
for (;;) {
if (eat('*')) x *= parseFactor(); // multiplication
else if (eat('/')) x /= parseFactor(); // division
else return x;
}
}
double parseFactor() {
if (eat('+')) return parseFactor(); // unary plus
if (eat('-')) return -parseFactor(); // unary minus
double x;
int startPos = this.pos;
if (eat('(')) { // parentheses
x = parseExpression();
eat(')');
} else if ((ch >= '0' && ch <= '9') || ch == '.') { // numbers
while ((ch >= '0' && ch <= '9') || ch == '.') nextChar();
x = Double.parseDouble(str.substring(startPos, this.pos));
} else if (ch >= 'a' && ch <= 'z') { // functions
while (ch >= 'a' && ch <= 'z') nextChar();
String func = str.substring(startPos, this.pos);
x = parseFactor();
if (func.equals("sqrt")) x = Math.sqrt(x);
else if (func.equals("sin")) x = Math.sin(Math.toRadians(x));
else if (func.equals("cos")) x = Math.cos(Math.toRadians(x));
else if (func.equals("tan")) x = Math.tan(Math.toRadians(x));
else throw new RuntimeException("Unknown function: " + func);
} else {
throw new RuntimeException("Unexpected: " + (char)ch);
}
if (eat('^')) x = Math.pow(x, parseFactor()); // exponentiation
return x;
}
}.parse();
}
Пример :
System.out.println(eval("((4 - 2^3 + 1) * -sqrt(3*3+4*4)) / 2"));
Выход: 7.5 (что правильно)
Парсер является рекурсивным парсером спуска , поэтому внутренне использует отдельные методы анализа для каждого уровня приоритета оператора в своей грамматике. Я сохранил его, поэтому его легко модифицировать, но вот несколько идей, которые вы можете расширить, с помощью:
eval
, например Map variables
. @FunctionalInterface
interface Expression {
double eval();
}
Теперь измените все методы, возвращающие double
s, поэтому вместо этого они возвращают экземпляр этого интерфейса. Синтаксис лямбды Java 8 отлично подходит для этого. Пример одного из измененных методов: Expression parseExpression() {
Expression x = parseTerm();
for (;;) {
if (eat('+')) { // addition
Expression a = x, b = parseTerm();
x = (() -> a.eval() + b.eval());
} else if (eat('-')) { // subtraction
Expression a = x, b = parseTerm();
x = (() -> a.eval() - b.eval());
} else {
return x;
}
}
}
Создает рекурсивное дерево объектов Expression
, представляющих скомпилированное выражение (дерево синтаксиса ). Затем вы можете скомпилировать его один раз и повторно оценить его разными значениями: public static void main(String[] args) {
Map variables = new HashMap<>();
Expression exp = parse("x^2 - x + 2", variables);
for (double x = -20; x <= +20; x++) {
variables.put("x", x);
System.out.println(x + " => " + exp.eval());
}
}
double
вы можете изменить оценщика, чтобы использовать что-то более мощное, например BigDecimal
, или класс, который реализует комплексные числа или рациональные числа (дроби). Вы даже можете использовать Object
, позволяя смешивать типы данных в выражениях, как и в реальном языке программирования. :) Весь код в этом ответе опубликовал в общедоступном домене . Получайте удовольствие!