Question

我需要一个能够解析方程式的库，并给出输入结果。

例如：

String equation = "x + y + z";
Map<String, Integer> vars = new HashMap<String, Integer>();
vars.add("x", 2);
vars.add("y", 1),
vars.add("z", 3);
EquationSolver solver = new EquationSolver(equation, vars);
int result = solver.getResult();
System.out.println("result: " + result);

并评估为： 6

是否有任何类型的java库可以为我做到这一点？

由于

Answer 1

您可以使用Java 1.6的脚本功能：

import javax.script.*;
import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
        Map<String, Object> vars = new HashMap<String, Object>();
        vars.put("x", 2);
        vars.put("y", 1);
        vars.put("z", 3);
        System.out.println("result = "+engine.eval("x + y + z", new SimpleBindings(vars)));
    }
}

产生：

result = 6.0

对于更复杂的表达式，JEP是一个不错的选择。

Answer 2

还有exp4j，一个基于Dijkstra的Shunting Yard的表达式评估器。它在Apache License 2.0下免费提供并可再发行，大小仅为25kb，非常易于使用。

Calculable calc = new ExpressionBuilder("3 * sin(y) - 2 / (x - 2)")
        .withVariable("x", varX)
        .withVariable("y", varY)
        .build()
double result1=calc.calculate();

还可以在exp4j中使用自定义功能。

exp4j - evaluate math expressions

玩得开心！

Answer 3

如果你想要高性能，我建议反对使用exp4j ，因为CogitoLearning类比exp4j快了大约2600倍（在1万次迭代上测试），是的你读得对。

通常，简单的表达式足以满足业务应用程序的需要。因此，CogitoLearning创建的库可能是更好的选择。

基准测试结果：

1000000 iterations to evaluate 200*(1+(pi/2))^2
Time Exp4J: 1.041117999977863E-5
Time JavaScript:4.532046999924487E-5 - 0.2297235664138545x slower than Exp4j
Time ExpCogit:  4.0000000000000036E-9 - 2602.794999944655x faster than Exp4j

对于Cogito库，请参阅http://cogitolearning.co.uk/docs/cogpar/index.html

请注意：测试用例并非完全纯粹用于评估JavaScript性能，因为我没有在这种情况下使用预构建的表达式。

使用的基准代码：

public class TestParser {
    private static String exprStr = "200*(1+(pi/2))^2";

    /**
     * Exp4j
     */ 
    private static ExpressionBuilder eb =  new ExpressionBuilder(exprStr);

    /**
     * Cogit
     */
    private static Parser parser = new Parser();
    private static ExpressionNode expr = parser.parse(exprStr);

    /**
     * JavaScript 
     */
    private static ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("JavaScript");
    private static Map<String, Object> vars = new HashMap<String, Object>();

    public static void main(String[] args) throws UnknownFunctionException, UnparsableExpressionException, ScriptException {
        int n = 1000000;

        double t1 = 0d; 
        for(int i=1; i!=n; i++) {
            t1+=getCalcTimeExp4J();
        }
        double r1=t1/n;

        double t2 = 0d; 
        for(int i=1; i!=n; i++) {
            t2+=getCalcTimeCogit();
        }
        double r2=t2/n;

        double t3 = 0d; 
        for(int i=1; i!=n; i++) {
            t3+=getCalcTimeJavaScriptEngine();
        }
        double r3=t3/n;     

        System.out.println(n + " iterations to evaluate " + exprStr);
        System.out.println("Time Exp4J:\t" + r1);

        System.out.println("Time JavaScript:" + r3 + " - " + r1/r3 + "x slower than Exp4j");
        System.out.println("Time ExpCogit:\t" + r2 + " - " + r1/r2 + "x faster than Exp4j");

    }

    private static double getCalcTimeJavaScriptEngine() throws ScriptException {
        long t = Util.nanotime();

        vars.put("pi", Math.PI); 
        //Note that we're actually not using a pre-build expression here.
        engine.eval(exprStr, new SimpleBindings(vars)); 

        return(Util.nanotimeToSeconds(t));
    }

    private static double getCalcTimeCogit() {
        long t = Util.nanotime();

        expr.accept(new SetVariable("pi", Math.PI));
        double r = expr.getValue();

        return(Util.nanotimeToSeconds(t));
    }           

    private static double getCalcTimeExp4J() throws UnknownFunctionException, UnparsableExpressionException {
        long t = Util.nanotime();
        Calculable calc = eb.withVariable("pi", Math.PI).build();
        double r = calc.calculate();

        return(Util.nanotimeToSeconds(t));
    }
}

Answer 4

请尝试mXparser，您可以在下面找到用法示例：

import org.mariuszgromada.math.mxparser.*;
...
...
String equation = "x + y + z";
Argument x = new Argument("x = 2");
Argument y = new Argument("y = 1");
Argument z = new Argument("z = 3");
Expression solver = new Expression(equation, x, y, z);
double result1 = solver.calculate();
System.out.println("result 1: " + result1);
x.setArgumentValue(3);
y.setArgumentValue(4);
z.setArgumentValue(5);
double result2 = solver.calculate();
System.out.println("result 2: " + result2);

结果：

result 1: 6.0
result 2: 12.0

这里mXparser的优点是mXparser只预编译一次表达式，然后，在参数值改变之后，计算速度非常快。

关注mXparser tutorial，mXparser math collection，mXparser API。

问候

Answer 5

从问这个问题开始的八年后：如果您不想重新发明轮子，那里有很多奇特的数学解析器。

我几年前写的一篇文章支持算术运算，方程求解，微积分，积分微积分，基本统计量，函数/公式定义，图形等。

它叫ParserNG及其开源。

计算表达式非常简单：

    MathExpression expr = new MathExpression("(34+32)-44/(8+9(3+2))-22"); 
    System.out.println("result: " + expr.solve());

    result: 43.16981132075472

或者使用变量并计算简单表达式：

 MathExpression expr = new MathExpression("r=3;P=2*pi*r;"); 
System.out.println("result: " + expr.getValue("P"));

或使用功能：

MathExpression expr = new MathExpression("f(x)=39*sin(x^2)+x^3*cos(x);f(3)"); 
System.out.println("result: " + expr.solve());

result: -10.65717648378352

或者在给定点上评估导数（请注意，它在幕后进行了符号微分（不是数字），因此精度不受数值近似误差的限制）：

MathExpression expr = new MathExpression("f(x)=x^3*ln(x); diff(f,3,1)"); 
System.out.println("result: " + expr.solve());

 result: 38.66253179403897

在x = 3时一次区分 x^3 * ln(x) 。您现在可以区分的次数是1。

或用于数值积分：

MathExpression expr = new MathExpression("f(x)=2*x; intg(f,1,3)"); 
System.out.println("result: " + expr.solve());

result: 7.999999999998261... approx: 8

此解析器非常快，并且具有许多其他功能。

免责声明：ParserNG是我创作的。

java的代数方程解析器

5 个答案: