设计模式之-解释器模式

定义：

解释器模式(Interpreter Pattern) ：定义语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子，这里的“语言”意思是使用规定格式和语法的代码，它是一种类行为型模式。

解释器模式参与者

• Context：包含解释器之外的一些全局信息。
• AbstractExpression：抽象表达式，声明一个抽象的解释操作，这个接口为抽象语法树中所有的节点共享。
• TerminalExpression：终结符表达式，实现与文法中的终结符相关联的解释操作。
• NonterminalExpression：非终结符表达式，为文法中的非终结符实现解释操作。对文法中的每一条规则R1,R2......Rn，都需要一个具体的非终结符表达式类。

解释器模式基本代码

Context类：

namespace InterpreterPattern.BasicStructure
{
    class Context
    {
        public string Input { get; set; }
        public string Output { get; set; }
    }
}

AbstractExpression类：

namespace InterpreterPattern.BasicStructure
{
    abstract class AbstractExpression
    {
        public abstract void Interpret(Context context);
    }
}

TerminalExpression类：

namespace InterpreterPattern.BasicStructure
{
    class TerminalExpression : AbstractExpression
    {
        public override void Interpret(Context context)
        {
            Console.WriteLine("终端解释器");
        }
    }
}

NonterminalExpression类：

namespace InterpreterPattern.BasicStructure
{
    class NonterminalExpression : AbstractExpression
    {
        public override void Interpret(Context context)
        {
            Console.WriteLine("非终端解释器");
        }
    }
}

客户端调用代码：

    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            {//BasicStructure
                Context context = new Context();
                IList<AbstractExpression> list = new List<AbstractExpression>();
                list.Add(new TerminalExpression());
                list.Add(new NonterminalExpression());
                list.Add(new TerminalExpression());
                list.Add(new TerminalExpression());

                foreach (var item in list)
                {
                    item.Interpret(context);
                }
            }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
        Console.ReadKey();
    }

结果如下：

用解释器模式实现英文翻译

场景模拟：作为一个学渣级的存在，读书时没有学好英文，现在碰到英文时常常需要借助一些翻译工具。

ChineseEnglishDict(环境)类——Context类

namespace InterpreterPattern.SituationSimulation
{
    /// <summary>
    /// 环境类
    /// </summary>
    class ChineseEnglishDict
    {
        private  Dictionary<string, string> _dictory = new Dictionary<string, string>();
   
        public ChineseEnglishDict()
        {
            _dictory.Add("this", "这");
            _dictory.Add("is", "是");
            _dictory.Add("an", "一个");
            _dictory.Add("apple", "苹果");
        }

        public string GetEnglish(string value)
        {
            return _dictory[value.ToLower()];
        }
    }
}

TranslateExpression(翻译抽象)类——AbstractExpression类

namespace InterpreterPattern.SituationSimulation
{
    /// <summary>
    /// 翻译抽象类
    /// </summary>
    abstract class TranslateExpression
    {
        public abstract string Interpret(ChineseEnglishDict context);
    }
}

WordExpression(单词翻译)类——NonterminalExpression类

namespace InterpreterPattern.SituationSimulation
{
    /// <summary>
    /// 单词翻译类
    /// </summary>
    class WordExpression : TranslateExpression
    {
        private string _value;
        public WordExpression(string value)
        {
            this._value = value;
        }
        public override string Interpret(ChineseEnglishDict dict)
        {
            return new StringBuilder().Append(dict.GetEnglish(_value)).ToString();
        }
    }
}

SymbolExpression(符号翻译)类——TerminalExpression类

namespace InterpreterPattern.SituationSimulation
{
    /// <summary>
    /// 符号翻译类
    /// </summary>
    class SymbolExpression : TranslateExpression
    {
        private string _value;
        public SymbolExpression(string value)
        {
            this._value = value;
        }
        public override string Interpret(ChineseEnglishDict dict)
        {
            switch (_value)
            {
                case ".":
                    return new StringBuilder().Append("。").ToString();
                default: return _value;
            }
        }
    }
}

客户端调用代码：

    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            {//SituationSimulation
                    IList<TranslateExpression> list = new List<TranslateExpression>();
                    string english = "This is an apple.";
                    var elements = english.Split(new char[] { '.' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
                    foreach (var element in elements)
                    {
                        var words = element.Split(new char[] { ' ' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
                        foreach (var word in words)
                        {
                            list.Add(new WordExpression(word));
                        }
                        list.Add(new SymbolExpression("."));
                    }
                    ChineseEnglishDict dict = new ChineseEnglishDict();
                    string result = "";
                    foreach (var item in list)
                    {
                        result += item.Interpret(dict);
                    }
                    Console.WriteLine(english + "翻译后：" + result);
                }
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
        Console.ReadKey();
    }

结果如下：

优点：

解释器模式的优点

• 解释器是一个简单的语法分析工具，它最显著的优点就是扩展性，修改语法规则只需要修改相应的非终结符就可以了，若扩展语法，只需要增加非终结符类就可以了。

缺点：

解释器模式的缺点

• 解释器模式会引起类的膨胀，每个语法都需要产生一个非终结符表达式，语法规则比较复杂时，就可能产生大量的类文件，为维护带来非常多的麻烦。
• 执行效率较低。
• 对于复杂的文法比较难维护。

适用环境：

根据代理模式的使用目的，常见的代理模式有以下几种类型：

• 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。
• 一些重复出现的问题可以用一种简单的语言来进行表达。
• 文法较为简单。
• 效率不是关键问题。

总结：

• 在解释器模式中由于语法是由很多类表示的，所以可扩展性强。
• 然解释器的可扩展性强，但是如果语法规则的数目太大的时候，该模式可能就会变得异常复杂。所以解释器模式适用于文法较为简单的。
• 解释器模式可以处理脚本语言和编程语言。常用于解决某一特定类型的问题频繁发生情况。

源代码地址：https://github.com/houzhenhuang/DesignPattern