利用System.Linq.Expressions实现四则运算计算器(二)

利用 System.Linq.Expressions 实现四则运算计算器 (二 )

如何将数学表达式转换成表达式树？

上节提到用几个类来封装数学表达式，对于数学表达式“5*4/(3+2-1)”转换成表达式树后如下图：

其中“表达式列表”和“/(3+2-1)”都是使用BWExpressionNodeCollection表示，“5”、“*4”、“3”、“+2”、“-1”都是用BWConstantExpressionNode表示。
如何将数学表达式字符串转换成表达式树呢？答案就是使用正则表达式。

匹配数字的正则表达式是“"d+("."d+)?”，匹配符号的表达式是“("+|-|"*|/)”。匹配括号的正则表达式是“"([^"(")]*(((?'Open'"()[^"(")]*)+((?'-Open'"))[^"(")]*)+)*(?(Open)(?!))")”。具体正则表达式怎么写，怎么用，请大家在网上搜索下啦！

数学表达式中，第一个数字如果是负数，则可以直接写成“-2+3”，如果负数在表达式中间，则需要使用括号括起来“2*(-2)+3”。不管负数在哪里，都有一个规律，在前面总结的简单表达式中，负数总是第一个。所以程序在做转换的时候，只需要考虑第一个数字是负数的情况（括号里面负数也只能是第一个）。可以匹配负数的正则表达式是“-?"d+("."d+)?”。

生成表达式树，请看下面流程图：

生成表达式树的工作全部交给BWExpressionNodeCollection，我在设计BWExpressionNodeCollection类时，采用构造函数传入数学表达式字符串：

///<summary> ///表达式节点集合 ///</summary> ///<param name="input">表达式字符串</param> ///<param name="type">此表达式前的操作符</param> public BWExpressionNodeCollection(string input, BWExpressionNodeType type) {     base.ExpressionNodeType = type;     this.expressionString = input;     this.expressionNodeList = new BWExpressionNodeList();     double? val = ParseNegative();     if (val.HasValue)     {         this.expressionNodeList.Add(new BWConstantExpressionNode(val.Value, BWExpressionNodeType.Start));     }     else     {         string parenthesesContent = GetParentheses();         if (!String.IsNullOrEmpty(parenthesesContent))         {             this.expressionNodeList.Add(new BWExpressionNodeCollection(parenthesesContent, BWExpressionNodeType.Start));         }         else         {             throw Error.GenericException;         }     }     while (!String.IsNullOrEmpty(this.expressionString))     {         char? sign = GetSign();         if (sign.HasValue)         {             BWExpressionNodeType nextType;             switch (sign)             {                 case '+':                     nextType = BWExpressionNodeType.Addition;                     break;                 case '-':                     nextType = BWExpressionNodeType.Subtration;                     break;                 case '*':                     nextType = BWExpressionNodeType.Multiplication;                     break;                 case '/':                     nextType = BWExpressionNodeType.Division;                     break;                 default:                     throw Error.GenericException;             }             double? operand = ParsePositive();             if (operand.HasValue)             {                 this.expressionNodeList.Add(new BWConstantExpressionNode(operand.Value, nextType));             }             else             {                 string parenthesesContent = GetParentheses();                 if (!String.IsNullOrEmpty(parenthesesContent))                 {                     this.expressionNodeList.Add(new BWExpressionNodeCollection(parenthesesContent, nextType));                 }                 else                 {                     throw Error.GenericException;                 }             }         }         else         {             throw Error.GenericException;         }     } }

可以看到，如果数学表达式遇到括号，则把括号内的数学表达式生成一个子BWExpressionNodeCollection对象。

到此为止，表达式树就已经生成，生成方法就是：

string input = @"1 + 5 * 9 - ( 1 + 2 ) * 3 / 4 + 6 * ( -2 )"; BWExpressionNodeCollection nodes = new BWExpressionNodeCollection(input, BWExpressionNodeType.Start);

接下来将介绍如何从表达式树生成System.Linq.Expressions下面的类。请大家留意！