本文提供了一种在Java中验证布尔字符串表达式语法的解决方案。该方案通过解析和验证自定义表达式，判断其是否符合预定义的规则。如果表达式有效，则返回表达式的组成部分；否则，返回null并输出错误信息，帮助开发者诊断无效表达式的原因。
在Java中验证布尔字符串输入是一个常见的需求，尤其是在处理用户自定义的搜索条件或规则时。一个有效的布尔表达式需要遵循一定的语法规则，例如括号的正确配对、操作符的合法使用等。以下提供了一种方法来解析和验证布尔字符串表达式，并提供示例代码。
表达式验证方法
以下Java代码定义了一个名为 isExpressionValid 的方法，该方法接受一个字符串表达式作为输入，并返回一个字符串数组，其中包含表达式的组成部分。如果表达式无效，则返回 null 并将错误消息输出到控制台。
import java.util.*;
public class BooleanExpressionValidator {
/**
* 自定义表达式解析器/验证器：
*
* 如果提供的表达式有效（符合代码中的准则），则返回一个 String[] 数组，其中包含该表达式的组成部分。
* 如果表达式无效，则会在控制台窗口中显示一条警告消息，解释问题原因，并返回 null。
*
* @param expressionString (String) 要验证的表达式。
* @return (String[] 数组) 如果表达式无效，则返回 null；否则，返回的字符串数组将包含表达式的组成部分。
* 根据需要处理这些返回的表达式组成部分。
*/
public String[] isExpressionValid(String expressionString) {
// 用于保存表达式组成部分的列表。
List expressionList = new ArrayList<>();
// 如果表达式字符串为 null 或为空，则返回 null。
if (expressionString == null || expressionString.isEmpty()) {
return null;
}
// 括号在表达式中是否正确配对？
Map openClosePair = new HashMap<>();
openClosePair.put(')', '(');
Stack stack = new Stack<>();
for (char ch : expressionString.toCharArray()) {
if (openClosePair.containsKey(ch)) {
if (stack.isEmpty() || !Objects.equals(stack.pop(), openClosePair.get(ch))) {
break;
}
} else if (openClosePair.values().contains(ch)) {
stack.push(ch);
}
}
if (!stack.isEmpty()) {
System.err.println("Invalid Expression! [" + expressionString + "] - Parentheses Mismatch!");
return null;
}
/* 括号有效，现在删除它们以验证括号内的数据。 */
expressionString = expressionString.replaceAll("[\\(\\)]", "");
/* 表达式中是否包含 &, !, 或 |？如果是，是否正确？
如果存在连续的“相同”运算符（例如：“&&&”），则将其转换为单个运算符（例如：“&”）。 */
expressionString = expressionString.replaceAll("[&]{2,}", "&")
.replaceAll("[|]{2,}", "|").replaceAll("[!]{2,}", "!");
// 添加任何您认为无效的内容...
String[] invalidOperators = {"&|", "|&", "!|", "!&", "!&|", "!|&",
"&!|", "&|!", "|!&", "|&!"};
// 确保正确使用运算符。
for (String op : invalidOperators) {
if (expressionString.contains(op)) {
System.err.println("Invalid Logical Operator Configuruation [" +
op + "] Within Expression!");
return null;
}
}
/* 在分隔符 '&' 或 '|' 上拆分表达式，
同时将分隔符添加到生成的数组： */
String regEx = "((?<=\\Q&\\E)|(?=\\Q&\\E))|"
+ "((?<=\\Q|\\E)|(?=\\Q|\\E))";
String[] expParts = expressionString.split(regEx);
String exp;
for (int i = 0; i < expParts.length; i++) {
exp = expParts[i].trim(); // 删除前导/尾随空格。
// 该元素是否为非数值？
if (!exp.matches("-?\\d+(\\.\\d+)?") && !exp.matches("[!\\|&]")) {
// 此元素必须是字母或字母数字。
/* 其中是否包含空格？如果是，是否用引号引起来？
如果不是，则无效。 */
if (exp.contains(" ") && ((!exp.startsWith("!\"") || !exp.startsWith("\"")) && !exp.endsWith("\""))) {
System.err.println("Invalid String [" + exp + "] Within Expression!"
+ System.lineSeparator() + "Because this portion of the expression "
+ "contains at least one whitespace," + System.lineSeparator()
+ "it should be wrapped within quotation marks excluding any Logical Operator"
+ System.lineSeparator() + "located at the beginning.");
return null;
}
}
/* 表达式是否以逻辑运算符 '&' 或 '|' 开头或结尾？
这被认为是无效的。 */
if ((i == 0 || i == expParts.length - 1) && (exp.equals("&") || exp.equals("|"))) {
System.err.println("Invalid Logical Operator Location! [" + expressionString + "]"
+ System.lineSeparator() + "The expression can not start with or end "
+ "with a '&' or '|' operator!");
return null;
}
// 将表达式组件添加到列表
expressionList.add(exp);
}
// 将列表转换为 String[] 数组并返回。
return expressionList.toArray(new String[expressionList.size()]);
}
} 使用示例
以下代码演示了如何使用 isExpressionValid 方法来验证布尔表达式：
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public class Main {
public static void main(String[] args) {
BooleanExpressionValidator validator = new BooleanExpressionValidator();
String expression = "(footballer football !| basket)(";
String[] expressionParts = validator.isExpressionValid(expression);
if (expressionParts != null) {
// 显示提供的表达式的组成部分：
System.out.println(Arrays.toString(expressionParts));
}
}
}在这个例子中，表达式 (footballer football !| basket)( 是无效的，因为括号不匹配，并且footballer football之间缺少引号。运行此代码将会在控制台输出错误信息。
注意事项
- 该方法假设表达式中的操作符为 &、| 和 !。可以根据需要修改代码以支持其他操作符。
- 该方法对表达式的验证比较严格，例如要求包含空格的字符串必须用引号括起来。可以根据实际需求调整验证规则。
- 该方法主要用于语法验证，不涉及表达式的语义分析。
总结
本文提供了一种在Java中验证布尔字符串表达式的方法，包括详细的代码示例和注意事项。开发者可以根据自己的需求修改和扩展该方法，以满足不同的验证需求。通过使用这种方法，可以有效地防止无效的布尔表达式导致程序出错，提高程序的健壮性。
