驗證數學表達式，包括關係運算符

Question

我面臨的情況，其中允許用戶定義一些條件語句如下：

x >= 2 
x < 6 
y >= 2 
y > 2*x 

其中x和y是變量。 Java或Python中是否存在能夠計算每個變量的域範圍的庫（例如[2,6]中的x和[2,12]中的y），然後驗證這些表達式？例如，添加語句

x + y <= 2 

應該會導致錯誤。

最好

Answer 1

我想你可以手動做到這一點。 AFAIK，沒有內在的方式來處理不平等。

您可以創建一種方法來處理限制，然後根據您的輸入不等式手動分配這些限制。

這可以創建不等式。您可以操縱多個不等式的限制和方向來創建一個系統，然後使用這些系統來驗證等式。

public class Limit { 
    public double limit;   // limit number 
    public boolean isUpperLimit; // essentially the direction 
    public boolean includes;  // differentiates between <= and < 
    public Limit(double limit, boolean isUpperLimit, boolean includes) { 
     this.limit = limit; 
     this.isUpperLimit = isUpperLimit; 
     this.includes = includes; 
    } 
} 
public class Inequality { 
    public Limit limit; 
    public String variable; 
    public Inequality(String inequality) { // if inequality is 
     String variable = inequality.split(" ")[0]; 
     this.variable = variable; 
     String operator = inequality.split(" ")[1]; 
     Double number = Double.parseDouble(inequality.split(" ")[2]); 
     double limit = number; 
     boolean isUpperLimit, includes; 
     switch(operator) { 
      case ">": 
       isUpperLimit = false; 
       includes = false; 
       break; 
      case ">=": 
       isUpperLimit = false; 
       includes = true; 
       break; 
      case "<": 
       isUpperLimit = true; 
       includes = false; 
       break; 
      case ">=: 
       isUpperLimit = true; 
       includes = true; 
       break; 
     } 
     this.limit = new Limit(limit, isUpperLimit, includes); 
    } 
} 

public class System { 
    public Limit lowerLimit; 
    public Limit upperLimit; 
    public System(Inequality ie1, Inequality ie2) { 
     if(ie1.limit.isUpperLimit == ie2.limit.isUpperLimit) { // if same direction 
      if(ie1.limit.isUpperLimit == true) { 
       this.upperLimit = (ie1.limit.limit >= ie2.limit.limit) ? ie1.limit : ie2.limit; 
      } else { 
       this.upperLimit = (ie2.limit.limit >= ie1.limit.limit) ? ie1.limit : ie2.limit; 
      } 
     } 
    } 
} 

_{代碼是未經測試}

如果你有設置系統，那麼現在你可以使用自己的極限，以確定最後的公式是可以或不可以。

Answer 2

在您的問題中，您是不是正在討論解析文本表達式還是討論允許定義謂詞的庫。

如果您指的是後者，Java 8使得定義謂詞相當容易。謂詞可以表示爲：

List<BiFunction<Integer, Integer, Boolean>> conditionals; 

然後設置爲：

conditionals.add((x, y) -> x >= 2); 
conditionals.add((x, y) -> x < 6); 
conditionals.add((x, y) -> y > 2 * x); 

等。

然後對規定範圍內的測試x和y可能看起來像：

private boolean anyMatch(int xMin, int xMax, int yMin, int yMax) { 
    IntStream.rangeClosed(xMin, xMax).anyMatch(x -> 
     IntStream.rangeClosed(yMin, yMax).anyMatch(y -> 
      conditionals.stream().allMatch(c -> c.apply(x, y)))); 
} 

目前，這是假設兩個變量。如果你想擴展由代表作爲地圖變量的值覆蓋任何數量的它仍然可能與內置類：

List<Function<Map<String, Integer>, Boolean>> conditionals; 
conditionals.add(vars -> vars.get("x") >= 2); 
conditionals.add(vars -> vars.get("y") > 2 * vars.get("x")); 

這種設計可以很容易地使用排除添加謂詞不兼容在給定的範圍內。

如果你想做一些更復雜的事情，保留有關允許的範圍的信息，而無需迭代指定的域，那麼我認爲你需要一個自定義的類。