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起初最早听到 lisp 这个名字是一个偶尔的机会,留下了很牛的印象,工夫匆匆五年就过来了,前些日子看 sicp, 外面又再次提到了这个名字,从网上找了几个入门文档学习了一下根底语法,便又持续看起了 sicp; 从写下第一行(+ 1 2)代码, 日子转瞬一个月就过来了, 不得不说 lisp 的前缀表达式的形式还是很不错的,不知怎得缓缓有了写一个 lisp 解释器的想法,而后想到了之前王垠仿佛写过一篇文章《怎么写一个解释器》如果你对如何写一个解释器感兴趣能够看下这篇文章,还是有所启发的。
回来了吗?哈哈哈
咱们持续旅途
写一个 lisp 解释器能够分三步:
1. 将 lisp 表达式的字符串转换成一个树性构造的数组
2. 解释这棵树
3. 反对变量和办法调用
这里应用的语言是 java
结构语法树
首先第一步:如何将 lisp 表达式的字符串转换成一个树性构造的数组?
咱们看一几个 lisp 表达式 剖析一下他的形成
(+ 1 2)
(+ 1 2 (- 3 4))
(+ 1 2 (- 3 4) 5)
(+ 1 2 (- 3 4) 5 (+ 6 7 (+ 8 9)))
(+ 1 2 (- 3 4) (+ 5 6 (+ 7 8)))
(+ 1 2 (- 3 4) (+ 5 6 (+ 7 8)) 9)
能够看到以上表达式外面能够分成两种元素:一个是不可分割的最小元素如 + – 1 2 3 这种,还有(- 3 4)这种复合元素,而复合元素也是由最小的根底元素形成,于是咱们失去了第一个规定(复合元素能够被拆分成更小的根底元素和复合元素)。
以 (+ 1 2 (- 3 4) 5 (+ 6 7 (+ 8 9))) 这个表达式为例,它如果是一棵树长什么样子呢?上面让咱们画出它的状态:
咱们有了它的样子,但要如何将一个字符串模式的表达式转换成这样一棵树呢?这是咱们接下来要剖析的问题
duang duang duang duang…
让咱们回到咱们的第一个规定 这里还有什么暗藏信息呢?
1. 复合元素可拆分
2. 根底元素不可拆分
3. 复合元素是被“()”包裹的元素
有了这三项咱们就能够在进一步的思考了,树树树,树的元素是什么?
1. 节点
2. 叶子节点
头绪,头绪,有了头绪
节点对应的是复合元素,根底元素对应的是叶子节点,那如何辨别复合元素和根底元素呢?
“3. 复合元素是被“()”包裹的元素”,是它,是它,就是它。
复合节点里的第一个元素是“(”后的第一个元素,最初一个元素是“)”前的第一个元素,咱们又失去了第二个规定,有了下面两个规定咱们开始构建咱们的第一棵树:
代码:
node
class ExpNode implements Iterable<Object>{List<Object> data = new ArrayList<>();
Node parent;
public static ExpNode newInstance() {return new ExpNode();
}
public void add(Object o) {if (o instanceof ExpNode) {((ExpNode) o).parent = this;
}
super.add(o);
}
public Iterator<Object> iterator() {return data.iterator();
}
}
parse
public class Parse {public static ExpNode parseTree(String exp) {ExpNode root = ExpNode.newInstance();
buildNode(trimStr(exp), 0, root);
return (ExpNode) root.iterator().next();
}
private static void buildNode(String exp, int level, Cons node) {int lIndex = exp.indexOf("(");
int rIndex = exp.indexOf(")");
if (rIndex > -1) {if (lIndex < rIndex && lIndex > -1) {String subExp = exp.substring(lIndex, rIndex + 1);
if (isBaseLeaf(exp)) {ExpNode a = parseNode(subExp).orElseThrow(RuntimeException::new);
node.add(a);
} else {Optional<ExpNode> nodeOptional = parseNode(subExp);
if (nodeOptional.isPresent()) {ExpNode val = nodeOptional.get();
node.add(val);
node = val;
} else {ExpNode objects = ExpNode.newInstance();
node.add(objects);
node = objects;
}
}
++level;
log.debug("{}{}---{}", createRepeatedStr(level), exp.substring(lIndex), subExp);
buildNode(exp.substring(lIndex + 1), level, node);
} else {//) b a (+ 8 9) => ) b a ( => b a
if (lIndex > -1) {String subExp = trimStr(exp.substring(rIndex + 1, lIndex));
if (subExp.length() > 0 && !subExp.contains(")")) {String[] values = subExp.split(" ");
for (String val : values) {node.parent().add(parseObj(val));
}
}
} else {
// 所有都是后退
// ) b a) => b a) => b a
String subExp = exp.substring(rIndex + 1);
int r2Index = 1 + subExp.indexOf(")");
if (r2Index > 1) {subExp = trimStr(subExp.substring(1, r2Index - 1));
if (subExp.length() > 0) {String[] values = subExp.split(" ");
for (String val : values) {node.parent().add(parseObj(val));
}
}
}
}
--level;
log.debug("{}{}", createRepeatedStr(level), exp.substring(rIndex));
buildNode(exp.substring(rIndex + 1), level, node.parent());
}
} else {log.debug(createRepeatedStr(level));
}
}
private static Optional<ExpNode> parseNode(String exp) {
String subExp = "";
if (isBaseLeaf(exp)) {//(xx [xx])subExp = exp.substring(1, exp.length() - 1);
} else {//(xx [xx] (xx xx xx)// (xx [xx] (
// ((subExp = exp.substring(1);
subExp = subExp.substring(0, subExp.indexOf("("));
if (subExp.trim().isEmpty()) {return Optional.empty();
}
}
String[] keys = subExp.split(" ");
ExpNode node = ExpNode.newInstance();
for (int i = 0; i < keys.length; i++) {node.add(parseObj(keys[i]));
}
return Optional.of(node);
}
private static Object parseObj(String val) {
try {return Integer.valueOf(val);
} catch (NumberFormatException e) {if (val.equals("true") || val.equals("false")) {return Boolean.valueOf(val);
} else if (val.indexOf("'") == 0 && val.lastIndexOf("'") == val.length() - 1) {return val.replaceAll("\"", "\"");
} else {return Var.of(val);
}
}
}
private static boolean isBaseLeaf(String exp) {return count(exp, "\\(") == 1 && count(exp, "\\)") == 1 && exp.matches("^\\(.+?\\)$");
}
private static int count(String str, String regx) {Matcher matcher = Pattern.compile(regx).matcher(str);
int i = 0;
while (matcher.find()) {i++;}
return i;
}
private static String trimStr(String str) {String tempStr = str.replace(""," ").trim();
return tempStr.contains(" ") ? trimStr(tempStr) : tempStr;
}
private static String createRepeatedStr(int n) {return String.join("", Collections.nCopies(n,"--"));
}
}
当然还有更简略的形式 哈哈哈,将“(”替换成“[”, 将“)”转换成“]”, 让后用 json 解析器解析即可,哈哈哈哈