设计模式学习总结-解释器模式（Interpreter Method)

问题：
在面向对象的设计中和开发中，经常会遇到，有一些请求或操作，很难用对象的形式来表示或者处理，比如我们写一个简单的算术计算工具计算“a+b”,可以简单的定义一个方法，接收两个变量，做算术“+”计算返回结果，可是如果让这个方法可以实现“加减乘除”四则运算，我们又要修改方法加入一个运算符参数，但是由于需求变化，又要加入多个操作数的运算如：“a+b-c*d”,该如何处理呢？穷举方法定义所有可能出现的操作显然是不可能的，我们能否定义一种来解析算术表达式的方法，直接将算术表达式作为字符串传递给计算方法，计算方法将算术表达式解析后再计算返回结果？
定义：
Interpreter模式是一种行为模式，给定一个语言，定义它的文法的一种表示，并定义一个解释器，这个解释器使用该表示来解释语言中的句子。

意图：
将某一特定领域的比较复杂问题，表达为某种语法规则下的句子，然后构建一个解释器来解释这样的句子，来应对使用普通的编程方式实现面临非常的频繁变化的问题。(建立语法树，然后用语法将表达式进行解析。)

参与者：
•抽象表达式(Abstract Expression)角色：声明一个所有的具体表达式角色都需要实现的抽象接口。这个接口主要是一个interpret()方法，称做解释操作。
•终结符表达式(Terminal Expression)角色：实现了抽象表达式角色所要求的接口，主要是一个interpret()方法；文法中的每一个终结符都有一个具体终结表达式与之相对应。比如有一个简单的公式R=R1+R2，在里面R1和R2就是终结符，对应的解析R1和R2的解释器就是终结符表达式。
•非终结符表达式(Nonterminal Expression)角色：文法中的每一条规则都需要一个具体的非终结符表达式，非终结符表达式一般是文法中的运算符或者其他关键字，比如公式R=R1+R2中，“+"就是非终结符，解析“+”的解释器就是一个非终结符表达式。
•环境(Context)角色：这个角色的任务一般是用来存放文法中各个终结符所对应的具体值，比如R=R1+R2，我们给R1赋值100，给R2赋值200。这些信息需要存放到环境角色中，很多情况下我们使用Map来充当环境角色就足够了。

 UML:

代码说明：

一个解析算术表达式计算的例子，为了快速说明问题，例子仅支持双操作数运算

/// <summary>
/// 抽象表达式(Abstract Expression)角色
/// </summary>
public abstract class  Expression
{
        public abstract void Interpret();
}

/// <summary>
/// 具体的算术解析器表达式
/// </summary>
public class CalculatorExpression : Expression
{
    public int Value;
        string Expression;
    public CalculatorExpression(string _expression)
    {
        Expression = _expression;
    }
    public override void Interpret()
    {
        string[] Numbers = Expression.Split('+','-');
         
        if (Expression.IndexOf('+')>-1)
        {
            this.Value = int.Parse(Numbers[0]) + int.Parse(Numbers[1]);
        }
        else if (Expression.IndexOf('-') > -1)
        {
            this.Value = int.Parse(Numbers[0]) - int.Parse(Numbers[1]);
        }
        else if (Expression.IndexOf('*') > -1)
        {
            this.Value = int.Parse(Numbers[0]) * int.Parse(Numbers[1]);
        }
        else if (Expression.IndexOf('/') > -1)
        {
            this.Value = int.Parse(Numbers[0]) / int.Parse(Numbers[1]);
        }
    }
}
/// <summary>
/// 环境(Context)角色
/// </summary>
public class ContextCalculator 
{
    /// <summary>
    /// 计算方法
    /// </summary>
    /// <param name="expression"></param>
    /// <returns></returns>
    public int Calculate(string expression)
    {
        CalculatorExpression ex = new CalculatorExpression(expression);
        ex.Interpret();
        return ex.Value;
    }
}
public void InterpreterTest()
{
    ContextCalculator c = new ContextCalculator();
    //传入表达式计算
    //无论是扩展为多操作数，还是加入括号，客户端都不会受到影响。
    c.Calculate("2+1");
}

优点：
•可以很容易地改变和扩展文法，因为该模式使用类表示文法规则，你可使用继承来改变或扩展文法，实现灵活的扩展。
•容易实现文法，因为定义抽象语法树中各个节点的类的实现大体类似，这些类都易于直接编写。
缺点：
•文法中的每一条规则至少定义了一个类，对于复杂的文法表示会产生比较大的类层次结构，难以管理和维护。
•因为文句会分析成树结构，解释器需要递归访问它，所以效率会受影响。

 应用场景：
如果一种特定类型的问题发生的频率足够高，那么可能就值得将该问题的各个实例表述为一个简单语言中的句子。这样就可以构建一个解释器，该解释器通过解释这些句子来解决该问题。

PS:.Net系统中提供了很多解释器，如:LINQ,正则表达式等等。