Java中校验布尔字符串表达式的有效性_技术教程

本文介绍了如何在Java中校验布尔字符串表达式的有效性。通过自定义的解析和验证方法，可以检测表达式中括号的匹配情况，运算符的正确使用，以及字符串的有效性。本文提供了一个详细的代码示例，可以帮助开发者快速实现布尔表达式的语法检查功能。

在Java中，验证布尔字符串表达式的语法有效性是一项常见的任务，尤其是在需要动态解析和执行表达式的场景下。一个有效的布尔表达式需要满足一定的规则，例如括号的正确匹配，运算符的正确使用，以及字符串的有效性。下面提供一种自定义的方法来实现这个功能。

实现思路

该方法的核心思路是，首先检查括号的匹配情况，然后移除括号，接着验证运算符的有效性，最后检查字符串的有效性。

代码示例

import java.util.*;

public class BooleanExpressionValidator {

    /**
     * 校验布尔表达式的有效性。
     *
     * @param expressionString 要校验的表达式字符串。
     * @return 如果表达式有效，则返回表达式的组件数组；否则返回 null。
     */
    public String[] isExpressionValid(String expressionString) {
        // 用于存储表达式组件的列表。
        List expressionList = new ArrayList<>();

        // 如果表达式字符串为空，则返回 null。
        if (expressionString == null || expressionString.isEmpty()) {
            return null;
        }

        // 检查括号是否正确匹配。
        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))) {
                    System.err.println("Invalid Expression! [" + expressionString + "] -  Parentheses Mismatch!");
                    return null;
                }
            } else if (openClosePair.values().contains(ch)) {
                stack.push(ch);
            }
        }
        if (!stack.isEmpty()) {
            System.err.println("Invalid Expression! [" + expressionString + "] -  Parentheses Mismatch!");
            return null;
        }

        // 移除括号，以便验证括号内的数据。
        expressionString = expressionString.replaceAll("[\\(\\)]", "");

        // 检查表达式中是否包含 &, !, 或 | 运算符，并验证其使用是否正确。
        expressionString = expressionString.replaceAll("[&]{2,}", "&")
                .replaceAll("[|]{2,}", "|").replaceAll("[!]{2,}", "!");

        // 定义无效的运算符组合。
        String[] invalidOperators = {"&|", "|&", "!|", "!&", "!&|", "!|&",
                "&!|", "&|!", "|!&", "|&!"};
        // 确保运算符的使用有效。
        for (String op : invalidOperators) {
            if (expressionString.contains(op)) {
                System.err.println("Invalid Logical Operator Configuruation [" +
                        op + "] Within Expression!");
                return null;
            }
        }

        // 使用分隔符 '&' 或 '|' 分割表达式，并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();  // 移除前导/尾随空格。
            // 元素是否为非数值值？
            if (!exp.matches("-?\\d+(\\.\\d+)?") && !exp.matches("[!\\|&]")) {
                // 此元素必须是字母或字母数字。
                // 其中是否有空格？如果有，是否用引号引起来？
                // 如果没有，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中。
            expressionList.add(exp);
        }

        // 将列表转换为字符串数组并返回。
        return expressionList.toArray(new String[expressionList.size()]);
    }

    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件。
            System.out.println(Arrays.toString(expressionParts));
        }
    }
}