Day 20: Behavioral patterns - Interpreter

目的

取得一段讯息後，解析、转译成具有特定含义的讯息。

说明

简单来说，就是讯息的转换器。

当有分析讯息的需求，其组成是具有逻辑可判断，判断後的讯息可被理解、执行时，就能采用此方法

在「物件导向设计模式」一书中，此模式在判断上依赖两个物件：TerminalExpression 以及 NonTerminalExpression，前者负责解析以及执行工作、後者则是一个集合，解析片段讯息要传给哪个 TerminalExpression 或 NonTerminalExpression。

本次实作省略 NonTerminalExpression。

这次的作法是：

  1. 建立负责转换的虚拟层亲代物件，开规格要求解析的方法。
  2. 建立负责实作转换细节的子代物件（TerminalExpression、Interpreter 物件）。
  3. 输入文字，进行转换、解析。

以下范例以「简易版的摩斯密码」为核心制作。

UML 图

Interpreter Pattern UML Diagram

使用 Java 实作

储存原始讯息物件：Morse

public class Morse {
    private String context;

    public Morse(String context) {
        this.context = context;
    }

    public String getContext() {
        return context;
    }
}

负责转换的虚拟层亲代物件：Expression

public interface Expression {
    public void interpret(Morse context);
}

实作转换细节的子代物件：OneCharExpression、TwoCharsExpression、ThreeCharsExpression、FourCharsExpression、FiveCharsExpression（TerminalExpression、Interpreter 物件）

public class OneCharExpression implements Expression {
    public OneCharExpression() {
    }

    @Override
    public void interpret(Morse context) {
        String code = context.getContext();
        String result = null;

        if (code.contentEquals(".")) {
            result = "E";
        } else if (code.contentEquals("-")) {
            result = "T";
        } else {
            result = "";
        }

        System.out.print(result);
    }
}

public class TwoCharsExpression implements Expression {
    public TwoCharsExpression() {
    }

    @Override
    public void interpret(Morse context) {
        String code = context.getContext();
        String result = null;

        if (code.contentEquals("..")) {
            result = "I";
        } else if (code.contentEquals(".-")) {
            result = "A";
        } else if (code.contentEquals("-.")) {
            result = "N";
        } else if (code.contentEquals("--")) {
            result = "M";
        } else {
            result = "";
        }

        System.out.print(result);
    }
}

public class ThreeCharsExpression implements Expression {
    public ThreeCharsExpression() {
    }

    @Override
    public void interpret(Morse context) {
        String code = context.getContext();
        String result = null;

        if (code.contentEquals("...")) {
            result = "S";
        } else if (code.contentEquals("-..")) {
            result = "D";
        } else if (code.contentEquals(".-.")) {
            result = "R";
        } else if (code.contentEquals("..-")) {
            result = "U";
        } else if (code.contentEquals(".--")) {
            result = "W";
        } else if (code.contentEquals("-.-")) {
            result = "K";
        } else if (code.contentEquals("--.")) {
            result = "G";
        } else if (code.contentEquals("---")) {
            result = "O";
        } else {
            result = "";
        }

        System.out.print(result);
    }
}

public class FourCharsExpression implements Expression {
    public FourCharsExpression() {
    }

    @Override
    public void interpret(Morse context) {
        String code = context.getContext();
        String result = null;

        if (code.contentEquals("....")) {
            result = "H";
        } else if (code.contentEquals("-...")) {
            result = "B";
        } else if (code.contentEquals(".-..")) {
            result = "L";
        } else if (code.contentEquals("..-.")) {
            result = "F";
        } else if (code.contentEquals("...-")) {
            result = "V";
        } else if (code.contentEquals("--..")) {
            result = "Z";
        } else if (code.contentEquals("-.-.")) {
            result = "C";
        } else if (code.contentEquals("-..-")) {
            result = "X";
        } else if (code.contentEquals(".--.")) {
            result = "P";
        } else if (code.contentEquals(".---")) {
            result = "J";
        } else if (code.contentEquals("--.-")) {
            result = "Q";
        } else if (code.contentEquals("-.--")) {
            result = "Y";
        } else {
            result = "";
        }

        System.out.print(result);
    }
}

public class FiveCharsExpression implements Expression {
    public FiveCharsExpression() {
    }

    @Override
    public void interpret(Morse context) {
        String code = context.getContext();
        String result = null;

        if (code.contentEquals(".----")) {
            result = "1";
        } else if (code.contentEquals("..---")) {
            result = "2";
        } else if (code.contentEquals("...--")) {
            result = "3";
        } else if (code.contentEquals("....-")) {
            result = "4";
        } else if (code.contentEquals(".....")) {
            result = "5";
        } else if (code.contentEquals("-....")) {
            result = "6";
        } else if (code.contentEquals("--...")) {
            result = "7";
        } else if (code.contentEquals("---..")) {
            result = "8";
        } else if (code.contentEquals("----.")) {
            result = "9";
        } else if (code.contentEquals("-----")) {
            result = "0";
        } else {
            result = "";
        }

        System.out.print(result);
    }
}

测试，输入一段摩斯密码，并且解译出含义：MorseInterpreterSample

public class MorseInterpreterSample {
    public static void main(String[] args) {
        Morse context = new Morse("- .- .. .-- .- -. -. --- .----");
        String[] contextArray = context.getContext().split(" ");

        Expression morseExpression = null;

        for (String code : contextArray) {
            int codeLength = code.length();

            switch (codeLength) {
                case 1:
                    morseExpression = new OneCharExpression();
                    break;
                case 2:
                    morseExpression = new TwoCharsExpression();
                    break;
                case 3:
                    morseExpression = new ThreeCharsExpression();
                    break;
                case 4:
                    morseExpression = new FourCharsExpression();
                    break;
                case 5:
                    morseExpression = new FiveCharsExpression();
                    break;
                default:
                    break;
            }

            morseExpression.interpret(new Morse(code));
        }
    }
}

使用 JavaScript 实作

储存原始讯息物件：Morse

class Morse {
  /** @param {string} context */
  constructor(context) {
    this.context = context;
  }

  getContext() {
    return this.context;
  }
}

负责转换的亲代物件：Expression

/** @interface */
class Expression {
  /** @param {Morse} context */
  interpret(context) { return; }
}

实作转换细节的子代物件：OneCharExpression、TwoCharsExpression、ThreeCharsExpression、FourCharsExpression、FiveCharsExpression（TerminalExpression）

class OneCharExpression extends Expression {
  constructor() {
    super();
  }

  /**
   * @override
   * @param {Morse} context
   */
  interpret(context) {
    const code = context.getContext();
    let result = null;

    if (code === ".") {
      result = "E";
    } else if (code === "-") {
      result = "T";
    } else {
      result = "";
    }

    return result;
  }
}

class TwoCharsExpression extends Expression {
  constructor() {
    super();
  }

  /**
   * @override
   * @param {Morse} context
   */
  interpret(context) {
    const code = context.getContext();
    let result = null;

    if (code === "..") {
      result = "I";
    } else if (code === ".-") {
      result = "A";
    } else if (code === "-.") {
      result = "N";
    } else if (code === "--") {
      result = "M";
    } else {
      result = "";
    }

    return result;
  }
}

class ThreeCharsExpression extends Expression {
  constructor() {
    super();
  }

  /**
   * @override
   * @param {Morse} context
   */
  interpret(context) {
    const code = context.getContext();
    let result = null;

    if (code === "...") {
      result = "S";
    } else if (code === "-..") {
      result = "D";
    } else if (code === ".-.") {
      result = "R";
    } else if (code === "..-") {
      result = "U";
    } else if (code === ".--") {
      result = "W";
    } else if (code === "-.-") {
      result = "K";
    } else if (code === "--.") {
      result = "G";
    } else if (code === "---") {
      result = "O";
    } else {
      result = "";
    }

    return result;
  }
}

class FourCharsExpression extends Expression {
  constructor() {
    super();
  }

  /**
   * @override
   * @param {Morse} context
   */
  interpret(context) {
    const code = context.getContext();
    let result = null;

    if (code === "....") {
      result = "H";
    } else if (code === "-...") {
      result = "B";
    } else if (code === ".-..") {
      result = "L";
    } else if (code === "..-.") {
      result = "F";
    } else if (code === "...-") {
      result = "V";
    } else if (code === "--..") {
      result = "Z";
    } else if (code === "-.-.") {
      result = "C";
    } else if (code === "-..-") {
      result = "X";
    } else if (code === ".--.") {
      result = "P";
    } else if (code === ".---") {
      result = "J";
    } else if (code === "--.-") {
      result = "Q";
    } else if (code === "-.--") {
      result = "Y";
    } else {
      result = "";
    }

    return result;
  }
}

class FiveCharsExpression extends Expression {
  constructor() {
    super();
  }

  /**
   * @override
   * @param {Morse} context
   */
  interpret(context) {
    const code = context.getContext();
    let result = null;

    if (code === ".----") {
      result = "1";
    } else if (code === "..---") {
      result = "2";
    } else if (code === "...--") {
      result = "3";
    } else if (code === "....-") {
      result = "4";
    } else if (code === ".....") {
      result = "5";
    } else if (code === "-....") {
      result = "6";
    } else if (code === "--...") {
      result = "7";
    } else if (code === "---..") {
      result = "8";
    } else if (code === "----.") {
      result = "9";
    } else if (code === "-----") {
      result = "0";
    } else {
      result = "";
    }

    return result;
  }
}

测试，输入一段摩斯密码，并且解译出含义：MorseInterpreterSample

const morseInterpreterSample = () => {
  const context = new Morse("- .- .. .-- .- -. -. --- .----");
  const contextArray = context.getContext().split(" ");

  let morseExpression = null;
  let result = "";

  for (const code of contextArray) {
    const codeLength = code.length;

    switch (codeLength) {
      case 1:
        morseExpression = new OneCharExpression();
        break;
      case 2:
        morseExpression = new TwoCharsExpression();
        break;
      case 3:
        morseExpression = new ThreeCharsExpression();
        break;
      case 4:
        morseExpression = new FourCharsExpression();
        break;
      case 5:
        morseExpression = new FiveCharsExpression();
        break;
      default:
        break;
    }

    result += morseExpression.interpret(new Morse(code));
  }

  console.log(result);
};

morseInterpreterSample();

总结

Interpreter 模式令人感到困惑的点在於范例不多，即使找到一两个范例後，很难找到现实可用的场合，因为有替代的方案：

  • 如果文字要解析的讯息不多，使用多个 if - else if - else 就能处理。
  • 如果文字要解析大量的讯息，AI 领域内有个分支是「自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）」，可以更有效率地处理。

用NLP更好

整体看下去，让我觉得这已经是因为科技进步、时代变迁後，逐渐没有发挥之处的老东西。

明天将介绍 Behavioural patterns 的第四个模式：Iterator 模式。


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