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2025-04-01
歡迎大家來到【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】,在這里我將分享關(guān)于F#編程語言的系列文章,帶大家一起去學(xué)習(xí)和成長,并探索函數(shù)編程語言F#這個(gè)有趣的世界。所有文章都會(huì)結(jié)合示例代碼和筆者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行講解,真心想把十余年的IT經(jīng)驗(yàn)分享給大家,希望對(duì)您有所幫助,文章中也定有不足之處,請(qǐng)海涵!本系統(tǒng)文章將從F#基本語法入手,逐步通過自定義類型來實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)表達(dá)式的各種常見解析操作,如對(duì)表達(dá)式進(jìn)行求值、化簡、展開、求導(dǎo)和求積分等。此系統(tǒng)博文也是了解和實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡易的計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
下面給出【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】系統(tǒng)專題文章的目錄:
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】01. F#語言快速入門
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】02. F#數(shù)組常見用法
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】03. F#自定義操作符
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】04. F#5.0新特征總結(jié)
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】05. F#表達(dá)式求值
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】06. F#表達(dá)式化簡
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】07. F#表達(dá)式展開
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】08. F#大整數(shù)階乘
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】09. F#表達(dá)式求導(dǎo)
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】10. F#表達(dá)式積分
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】11. F#庫FParsec入門
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】12. F#庫FParsec解析表達(dá)式
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】13. F#庫FParsec實(shí)現(xiàn)求導(dǎo)符號(hào)計(jì)算
【F#從入門到實(shí)戰(zhàn)】14. F#實(shí)現(xiàn)分部積分法
下面將正式開始本文的介紹:
FParsec 是一個(gè)F#語言構(gòu)建的解析器組合庫,主要用于解析文本,并結(jié)構(gòu)化輸出,可以為形式語法實(shí)現(xiàn)遞歸下降文本解析器。根據(jù)官網(wǎng)的介紹,F(xiàn)Parsec庫的主要功能包括:
支持上下文相關(guān)的無限前瞻文法
自動(dòng)生成、高度可讀的錯(cuò)誤消息
Unicode 支持
對(duì)非常大的文件的有效支持
一個(gè)可嵌入的、運(yùn)行時(shí)可配置的運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)解析器組件
一個(gè)簡單、高效且易于擴(kuò)展的 API
針對(duì)性能進(jìn)行徹底優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)
全面的文檔
一個(gè)寬松的開源許可證,源代碼和二進(jìn)制形式的 FParsec 庫是在簡化的 BSD 許可下分發(fā)
官網(wǎng)為?http://www.quanttec.com/fparsec/ ,可以從官網(wǎng)查看具體的用法。FParsec 源代碼在 GitHub 上可以下載:github.com/stephan-tolksdorf/fparsec
FParsec 庫的源代碼用 C# 和 F# 編寫的,包含兩個(gè)DLL庫:FParsec.dll和 FParsecCS.dll ,項(xiàng)目需要引用此DLL庫。下面給出一些示例,用來直觀的掌握如何使用這個(gè)解析器庫:
首先,所有 FParsec 類型和模塊都在FParsec命名空間中聲明。該命名空間包含一些基本類和4個(gè) F# 模塊,即:
Primitives:包含基本類型定義和解析器組合器
CharParsers:包含字符、字符串和數(shù)字的解析器,以及將解析器應(yīng)用于輸入流的函數(shù)
Error:包含用于創(chuàng)建、處理和格式化解析器錯(cuò)誤消息的類型和輔助函數(shù)
StaticMapping:包含將靜態(tài)鍵值映射編譯為優(yōu)化函數(shù)的函數(shù)
因此如果要使用open FParsec庫,則應(yīng)該首先引入此庫:
open FParsec
首先需要需要根據(jù)解析的對(duì)象,構(gòu)建合適的解析器Parser,當(dāng)然,F(xiàn)Parsec庫中的模塊如 FParsec.Primitives和FParsec.CharParsers模塊中包含了內(nèi)置的解析器,如解析float類型的解析器pfloat,其定義為:
val pfloat: Parser
如果要想調(diào)用此解析器,并返回結(jié)果(ParserResult<'Result,unit>),則需要run來進(jìn)行調(diào)用 ,其中的ParserResult定義為:
type ParserResult<'Result,'UserState>= | Success of 'Result * 'UserState * Position | Failure of string * ParserError * 'UserState
解析器pfloat示例為:
let f2 = run pfloat "1.25" printfn "%O" f2 //Success: 1.25
當(dāng)然,為了方便的進(jìn)行測試運(yùn)行,可以構(gòu)建一個(gè)test函數(shù):
let test p str = match run p str with | Success(value, _, _) -> printfn "OK: %A" value | Failure(err, _, _) -> printfn "Fail: %s" err
用此test函數(shù)來運(yùn)行pfloat解析器示例,如下所示:
//解析float類型 test pfloat "1.25" //OK: 1.25 test pfloat "1.25E" //Fail: Error ...
其中對(duì)文本"1.25E"解析會(huì)出現(xiàn)如下錯(cuò)誤信息:
Fail: Error in Ln: 1 Col: 6 1.25E ^ Note: The error occurred at the end of the input stream. Expecting: decimal digit
如果這個(gè)數(shù)值字符中有空字符(如空格)會(huì)解析正確嗎?可以看下面的示例:
//數(shù)值后面可以有空格字符 test pfloat "1.27 " //OK: 1.27 //數(shù)值前面不可以有空格字符 test pfloat " 1.28" //Fail: Error ..
下面介紹一下如何從括號(hào)中提取數(shù)值,示例如下:
//解析string類型,忽略空白 ' ', '\t', '\r' ', '\n' let pstr_ws s = pstring s .>> spaces let pfloat_ws = pfloat .>> spaces //()中間的解析出float let pfloatBetKK = pstr_ws "(" >>. pfloat_ws .>> pstr_ws ")" test pfloatBetKK "(2.6)" //OK: 2.6 test pfloatBetKK "(2.7 )" //OK: 2.7 test pfloatBetKK "( 2.8 ) " //OK: 2.8 test pfloatBetKK " ( 2.9 ) " //Fail: Error... 左括號(hào)有空格
另外,還可以對(duì)特定括號(hào)中的字符按照分隔符進(jìn)行拆分并解析,具體示例如下:
let parray = pstr_ws "[" >>. sepBy pfloat_ws (pstr_ws ";") .>> pstr_ws "]" //OK: [1.0; 2.0; 3.0] test parray @"[ 1 ; 2 ; 3 ] "
有時(shí)候,我們解析字符時(shí),希望跳過特定字符,具體示例如下:
//spaces >>. 左空白 .>> spaces 右空白 let pfloat_ws2 = spaces >>. pfloat .>> spaces let f s = (skipStringCI "
上述示例,則跳過
最后,這個(gè)解析器還可以構(gòu)建更加復(fù)雜的邏輯,比如判斷變量命名是否合法:
let identifier = let isIdentifierFirstChar c = isLetter c || c = '_' let isIdentifierChar c = isLetter c || isDigit c || c = '_' many1Satisfy2L isIdentifierFirstChar isIdentifierChar "identifier" .>> spaces // 忽略右空白 let id = spaces >>. identifier .>> spaces test id "_name" //OK: "_name" test id " _name "http://OK: "_name" (* Fail: Error in Ln: 1 Col: 1 1_name ^ Expecting: identifier *) test id "1_name "
由上示例可知,_name是合法的變量名,而1_name以數(shù)字開頭,則不合法。
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