java編寫正則表達式

當然，標題有點吸引人，但確實如此（您當然不相信自己沒有偽造自己的基準，但這是另一回事了）。

因此，上周我正在尋找一個小型且可用的庫來評估數學表達式。 我幾乎直接偶然發現了這個stackoverflow帖子 。 推薦的庫（ Expr ）確實非常快，幾乎滿足了我的所有需求。 但是，它沒有提供限制變量范圍的功能（所有內容都位于VM的一個全局命名空間中）。

因此，我做到了，通常這是我們不應該做的：我重新發明了輪子，并編寫了自己的解析器/評估器。 無論如何，這是一個下雨的星期六，所以我認為一個小的遞歸降序解析器，一個可以簡化并最終計算表達式以及一個用于管理變量的小助手的AST似乎并不重要。 事實并非如此。 我有一個初步的實現，并運行得非常快。 一旦進行了一些測試，使我相信它可以正確地計算所有內容，那么我想知道與原始文章中提到的其他庫相比，評估器的速度如何。 由于沒有手動優化每個內部循環和所有內容，因此我沒有太大期望，畢竟有些庫還是商業庫。 因此，當我查看結果時，我感到非常驚訝。 下面的列表顯示了一個微基準，該基準使用相應的庫評估相同的表達。 我的庫parsii的測量是使用最終版本完成的，該版本執行了一些簡化操作，例如預先評估常量表達式。 但是，沒有像字節碼生成之類的“黑魔法”或類似的事情發生。

為了進行性能測量，對表達式“ 2 +（7 – 5）* 3.14159 * x ^（12-10）+ sin（-3.141）”進行了評估，其中x從0到1000000。對JIT進行10次加熱。然后再次執行15次，平均執行時間為：

• PARSII ：28.3毫秒
• 曝光 ：37.2毫秒
• MathEval ：7748.5毫秒
• JEP ：647.0毫秒
• MESP ：220.8毫秒
• JFEP ：274.3毫秒

現在，我敢肯定，這些庫中的每一個都有各自的優勢，因此無法直接進行比較。 仍然令人驚訝的是，一個簡單的實現可以很好地競爭。

對于那些不太了解編譯器構造的人，下面簡要介紹一下它的工作原理：

就像任何解析器或編譯器一樣，parsii使用經典的方法是使用分詞器 ，該工具將字符流轉換為令牌流。 因此，作為字符數組的“ 4”，“，”，“ +”，“”，“ 3”，“，”，“ *”，“ 8”的“ 4 + 3 * 8”將被轉換為：

• 4（整數）
• +（符號）
• 3（整數）
• *（符號）
• 8（整數）

令牌生成器查看當前字符，然后確定正在查看的令牌類型，然后讀取屬于該令牌的所有字符。 每個標記都有其類型，文本內容，并且知道其起始位置（行和字符）。 網上有很多深入的教程，因此在這里我不再贅述。 您可以看一下源代碼，但是正如我所說的，它只是一個簡單的基本實現。

解析器將經典的遞歸降序解析器轉換為AST（抽象語法樹），然后可以對其進行評估。 這是構建解析器的最簡單方法之一，因為它完全是手工編寫的，而不是由工具生成的。 這樣的解析器基本上包含每個語法規則的方法。

再次有很多此類解析器的教程。 但是，大多數示例遺漏的是正確的錯誤處理。 除了正確和快速地解析表達式之外，良好的錯誤處理是良好的解析器的主要方面之一。 這并不難：正如您在源代碼中看到的那樣，解析器在解析表達式時從不拋出異常。 將收集所有錯誤，并且解析器將繼續盡可能長的時間。 即使在出現第一個錯誤后，仍無法正確評估生成的AST，但仍應繼續進行，并且一次運行應報告盡可能多的錯誤，這一點很重要。 令牌生成器使用相同的方法，因為將格式錯誤的令牌（例如帶有兩個小數分隔符的十進制數字）報告給同一錯誤列表。

評估AST是解析表達式的結果，這非常容易。 語法樹的每個節點都有一個評估方法，該方法將由其父節點從根節點開始調用。 此處eval的結果是對表達式求值的結果。 可以在BinaryOperation中找到這種方法的基本示例，它表示+，-，*等操作。

為了稍微縮短評估時間，執行了三個優化：

首先，在解析AST之后，在根節點上調用一種稱為simple的方法，該方法會傳播到每個子節點。 然后，每個節點決定是否可以找到自己的子表達式的更簡單表示形式。 例如：對于二進制運算 ，我們檢查兩個操作數是否都是常數（數字）。 在這種情況下，我們對表達式求值并返回一個包含操作結果的新常量。 對于所有參數都恒定的函數，也可以這樣做。

當在表達式中使用變量時，完成第二次優化。 幼稚的方法是使用映射并在需要時讀取或寫入變量的值。 盡管這確實可行，但是在執行時需要進行很多查找。 因此，我們有一個名為Variable的特殊類，其中包含變量的名稱和數值。 解析表達式時，將在范圍（基本上只是一個映射）中查找一次該變量，然后從現在開始使用。 由于每個查找返回相同的實例，因此在評估表達式時對變量的訪問與對字段的讀取或寫入一樣便宜，因為我們僅訪問Variable的value字段。

第三次也是最后一次優化可能不會經常發揮作用。 但由于易于實現，因此還是可以實現。 它基本上被稱為“惰性求值”，并在調用函數時使用。 函數不會自動求值其所有參數，然后自動執行函數調用。 它寧愿看論點，也可以憑自己決定要評估哪個論點，而不要決定。 可以在if函數中找到使用它的示例。

parsii是根據MIT許可獲得許可的。 可以在GitHub上找到所有源代碼以及預編譯的jar。

參考： 如何在Andy的Software Engineering Corner博客上從我們的JCG合作伙伴 Andreas Haufler編寫Java中最快的表達式評估器之一 。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2014/01/how-to-write-one-of-the-fastest-expression-evaluators-in-java.html

java編寫正則表達式

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java编写正则表达式_如何用Java编写最快的表达式评估器之一的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。