Java中验证布尔字符串表达式的教程

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发布时间：2025-07-16 17:42:01

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java中验证布尔字符串表达式的教程

本文将详细介绍如何在Java中验证布尔字符串表达式的语法。摘要如下：提供一个自定义的表达式解析器和验证器，可以检查表达式中括号的匹配情况、逻辑运算符的正确使用以及字符串的有效性。该方法能够识别并报告表达式中的各种语法错误，并返回表达式的组成部分。

布尔字符串表达式验证方法

以下Java代码提供了一个自定义方法，用于解析和验证布尔字符串表达式。该方法检查括号的匹配、逻辑运算符的有效性以及字符串的格式，并返回表达式的组成部分。

import java.util.*;

/**
 * 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，说明问题，并返回 null。
 *
 * @param expressionString (String) 要验证的表达式。

 *
 * @return (String[] Array) 如果表达式无效，则返回 null，否则返回的 String 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 或空，则返回 null。
    if (expressionString == null || expressionString.isEmpty()) {
        return null;
    }

    // 表达式中的括号是否正确？
    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("无效表达式！[" + expressionString + "] - 括号不匹配！");
        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
       将它们转换为单个运算符（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("表达式中存在无效的逻辑运算符配置 [" +
                               op + "]！");
            return null;
        }
    }

    /* 使用分隔符 '&' 或 '|' 拆分表达式，但
       也将分隔符添加到生成的数组中：*/
    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。
        // 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("表达式中存在无效字符串 [" + exp + "]！"
                        + System.lineSeparator() + "因为表达式的这一部分 "
                        + "包含至少一个空格，" + System.lineSeparator()
                        + "应将其包含在引号中，不包括任何逻辑运算符"
                        + System.lineSeparator() + "位于开头。");
                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("无效的逻辑运算符位置！[" + expressionString + "]"
                        + System.lineSeparator() + "表达式不能以 '&' 或 '|' 运算符开头或结尾！");
            return null;
        }

        // 将表达式组成部分添加到列表中
        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

以下代码展示了如何使用上述方法验证布尔字符串表达式：

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String expression = "(footballer football !| basket)(";

String[] expressionParts = isExpressionValid(expression);

if (expressionParts != null) {
    // 显示提供的表达式的组成部分：
    System.out.println(Arrays.toString(expressionParts));
}