F#如何使用字符串输入解析和评估计算器表达式

Question

我必须在 F# 中创建一个计算器，并且我被困在一个任务上。

我需要将总和作为字符串传递到控制台，例如"4 + 5" 并解析计算。

有什么想法吗？

任何帮助将不胜感激

open System

let rec calculator() =
    printf "Choose a sum type \n1: Addition\n2: Subtraction\n3: Mulitiplication\n4: Division\n\n\n"

    let input = Console.ReadLine();

    printf "now type in 2 numbers\n"

    let num1 = Console.ReadLine();
    let num2 = Console.ReadLine();

    let a : int = int32 num1
    let b : int = int32 num2

    let addition x y = x + y
    let subtraction x y = x - y
    let multiply x y = x * y
    let divide x y = x / y 

    match input with

    | "1" -> printfn("The result is: %d")(addition a b)
    | "2" -> printfn("The result is: %d")(subtraction a b)
    | "3" -> printfn("The result is: %d")(multiply a b)
    | "4" -> printfn("The result is: %d")(divide a b)

    ignore(Console.ReadKey())
    ignore(calculator())

calculator()

Answer 1

我需要将总和作为字符串传递到控制台，例如"4 + 5" 并解析计算。

如果您确定您的字符串是由'+' 和可能的空格分隔的数字序列，您可以执行以下操作：

"4 + 5".Split '+' |> Seq.sumBy (int)

它有什么作用？ .Split '+' 用字符 + 分隔字符串并创建字符串序列。在这个例子中，序列看起来像[|"4 "; " 5"|]。函数Seq.sumBy 将给定函数应用于序列的每个元素并对结果求和。我们使用函数(int)将字符串转换为数字。

请注意，如果字符串包含+ 以外的字符、空格和数字，或者如果没有数字的字符串由+ 分隔（例如+ 7 + 8 或7 ++ 8），则此解决方案将失败。

您可能想捕捉System.FormatException。你最终会得到类似的东西

let sumString (input:string) : int = 
    try
        input.Split '+' |> Seq.sumBy (int)
    with
    | :? System.FormatException ->
        print "This does not look like a sum. Let's just assume the result is zero."
        0

这只会为任何无效公式输出0。避免异常的另一个选择是丢弃所有不需要的字符和空字符串：

 let sumString (input:System.String) : int = 
    (input |> String.filter (fun c -> ['0'; '1'; '2'; '3'; '4'; '5'; '6'; '7'; '8'; '9'; '+'] |> List.contains c)).Split '+'
    |> Seq.filter (((<) 0) << String.length)
    |> Seq.sumBy (int)

这段代码有什么作用？ String.filter 询问我们的匿名函数是否应考虑每个字符。我们的匿名函数检查字符是否在允许的字符列表中。结果是一个只包含数字和+ 的新字符串。我们用+分割这个字符串。

在将字符串列表传递给Seq.sumBy (int) 之前，我们过滤空字符串。这是通过Seq.filter 和函数组合完成的：如果第一个参数小于第二个参数，(<) 返回true。我们使用柯里化来获得(<) 0，它检查给定的整数是否大于0。我们用String.length 组成这个函数，它将一个字符串映射到一个整数，告诉它它的长度。

在让Seq.filter 使用此函数后，我们将结果列表传递给Seq.sumBy (int)，如上。

然而，这可能会导致除总和之外的任何其他结果非常令人惊讶。 "4 * 5 + 7" 将产生 52。

Answer 2

以稳健的方式解析像4 + 5 这样的表达式通常需要依赖像FsLex/FsYacc 或FParsec 这样的好工具。

经验丰富的开发人员喜欢从头开始做事（并不总是一件好事），他们可能会实现称为 Recursive-Decent-Parser 的东西。

其他人发现他们所有的解析都需要RegEx 来回答。但是，RegEx 的功能有限。例如，您如何定义正确解析以下表达式的RegEx：3 + 3*(x+3)/2。此外，RegEx 代码往往晦涩难懂且难以解码，请考虑使用此常见的 sn-p 进行电子邮件验证：

^[a-zA-Z0-9.!#$%&'*+/=?^_`{|}~-]+@[a-zA-Z0-9](?:[a-zA-Z0-9-]{0,61}[a-zA-Z0-9])?(?:\.[a-zA-Z0-9](?:[a-zA-Z0-9-]{0,61}[a-zA-Z0-9])?)*$

除了复杂之外，它也是不完整的。更完整的可以在这里找到：Using a regular expression to validate an email address。

此外，RegEx 往往不会产生任何错误消息来告诉用户表达式解析失败的原因。

许多人使用的另一种常见（不完整且低效）的解析方法是使用String.Split 来拆分运算符上的字符串。

例如：

let r = 
  "1+2+3".Split '+'             // Produces an array: [|"1", "2", "3"|]
  |> Seq.map int                // Maps to seq of ints
  |> Seq.reduce (+)             // Reduces the seq using (+)

根据合乎逻辑的结论，您最终可以得到一个看起来像这样的解析器

// Very inefficient, can't handle sub expressions, no error reporting...
//  Please use this as an illustration only, not production code
let stupidParse =
  let split (c: char) (s: string) = s.Split c
  let trim (s: string) = s.Trim ()
  let op c r f  = split c >> Seq.map (trim >> f) >> Seq.reduce r
  int |> op '/' (/) |> op '*' (*) |> op '-' (-) |> op '+' (+)

[<EntryPoint>]
let main argv = 
  let examples = [| "1"; "1-3"; "1*3"; "1 + 2*3 - 2" |]
  for example in examples do
    printfn "%s -> %d" example <| stupidParse example
  0

但正如评论中所说，我永远不希望这样的解析器输入生产代码。使用适当的工具，例如 FsLex/FsYacc 或 FParsec。