使用自定义脚本函数评估数学表达式答案

【问题标题】：Evaluating mathematical expressions with custom script functions使用自定义脚本函数评估数学表达式
【发布时间】：2017-10-04 15:44:53
【问题描述】：

我正在寻找一种算法或方法来评估以字符串形式表示的数学表达式。该表达式包含数学组件，但也包含自定义函数。我希望在 C#/.Net 中实现上述算法。

我知道 Roslyn 允许我评估这种表达式

"var value = 3+5*11-Math.Sqrt(9);"

我也熟悉如何使用“节点重写”来避免变量声明或完全限定的函数名称或省略尾随分号以评估

"value = 3+5*11-Sqrt(9)"

但是，我想在此基础上实现的是提供自定义脚本功能，例如

"value = Ratio(A,B)"，其中 Ratio 是一个自定义函数，它将向量 A 中的每个元素除以向量 B 中的每个元素，并返回相同长度的向量。

或

"value = Sma(A, 10)"，其中 Sma 是一个自定义函数，用于计算向量/时间序列 A 的简单移动平均值，回溯窗口为 10。

理想情况下，我希望能够提供更多复杂性，例如

"value = Ratio(A,B) * Pi + 0.5 * Spread(C,D) + Sma(E, lookback)"，解析引擎将尊重运算符优先级并构建解析树以获取值，以评估表达式。

我不知道如何用 Roslyn 解决这种问题。

还有哪些其他方法可以帮助我入门，或者我是否缺少 Roslyn 提供的可能有助于解决此问题的功能？

【问题讨论】：

看看github.com/mariuszgromada/MathParser.org-mXparser。它满足您的所有要求，除了基本的方程求解外，它还包括添加用户定义函数/常量/参数等的能力，并支持许多内置函数。就像Function ratio = new Function("ratio(x,y) = x/y"); f.calculate(1,2); Expression e = new Expression("Ratio(A,B) * Pi + 0.5 * Spread(C,D) + Sma(E, lookback)", f); 一样简单。 Pi 已经定义好了！
谢谢，去看看
除了关于 mXparser 的提示 - 阅读 mXparser 教程：mathparser.org/mxparser-tutorial
谢谢，我最终选择了 Roslyn，因为它提供了我需要的一切。

【解决方案1】：

假设您的所有表达式都是有效的 C# 表达式，您可以通过多种方式使用 Roslyn。

您只能使用 Roslyn 进行解析。 SyntaxFactory.ParseExpression 会给你一个表达式的语法树。请注意，您的第一个 (var v = expr;) 示例不是表达式，而是变量声明。然而v = expr 是一个表达式，即AssignmentExpressionSyntax。然后你可以遍历这个 AST，对每个节点做你想做的事情，基本上你会写一个解释器。这种方法的好处是您不必编写自己的解析器，遍历 AST 非常简单，而且这种方法很灵活，因为定义您使用“未知”方法做什么完全取决于您。
也使用 Roslyn 进行评估。这可以通过多种方式完成：或者将有效的 C# 文件放在一起，然后将其编译到程序集中，或者您可以通过 Scripting API。这种方法基本上需要一个类库，其中包含所有额外方法的实现，例如Sma、Spread，......但在第一种方法中也需要以某种形式，所以它并不是真正的额外方法努力。

如果唯一的目标是评估表达式，那么我会采用第二种方法。如果有额外的要求（你没有提到）比如能够生成一个简化形式的表达式，那么我会考虑第一个解决方案。

如果您找到了一个完全符合您需要的库（并且性能很好，而且您不介意对第 3 方工具的依赖，...），我会同意的。评论中建议的MathParser.org-mXparser 似乎正是您想要的。

【讨论】：