复合结构中的继承

Question

我遇到了与复合结构设计有关的问题。我有一个Expression抽象类，它描述了一个通用的数学表达式。这个想法是表达式可以是原子表达式（如“x”或“3”）或某种原子表达式的聚合（如summatories，productor，exponentiations等）。事实证明，复合模式很好地描述了这一点，例如，Summatory类继承自OperationTerm，而后者继承自Expression，并包含表达式术语的“augends”列表。

一切都很好，直到我尝试在某些属性的基础上专门化一些表达式;例如，如果一个表达式由一个单项式项的总和构成，它应该被“标记”为多项式，以便以对客户端代码透明的方式优化某些类型的操作（如积分或衍生物）。 （应该只处理Expression对象）。

任何人都知道如何设计这种结构（可能以可扩展的方式）？

Answer 1

你做不到。由于您希望使用不同的专用表达式，因此您必须继承Expression类型。

通常，当您定义可用于构建类似抽象语法树的类型时，您还提供了Visitor和/或修饰符，客户端代码可以使用它来从根目录浏览/修改复合表达式

至于构造一个新的复合表达式树，它应该没有问题，因为客户端代码知道它想要组装哪种表达式。

Answer 2

如果表达式是不变的，即它们在创建之后永远不会写入，那么您只需创建专用类的实例（如果要保留客户端代码中的详细信息，则使用Factory模式）。如果它们不是常量，您可以使用State pattern，并将您所谈论的“标签”视为表达式的不同状态。

Answer 3

如果CompositeExpression来自Expression，Polynomial来自CompositeExpression，那么Polynomial也是Expression（就像你一样）说，对客户端代码透明。）

Answer 4

我认为你的做法是错误的。不要担心将事物标记为多项式等。

确保从任何输入到实际数据结构的转换简单明了。

像Polynomial这样的东西可以在以后添加或稍后标记到你最初创建的通用结构上。

这种设计模式在计算机和自然语言的编译器/解释器中出现了很多。基本上，第一步是语法分析，您可以在其中构建语法结构，例如语法树。然后，存在语义分析，其中意义附加到语法。根据您的描述性术语判断，您可能正在实施数学表达式的解释器，因此这将是非常接近的匹配。

看看Kernighan和Pike的dc（桌面计算器）示例，Aho Hopcroft和Ullman关于数据结构/语言解释器/编译器的书籍，一些现代简单编译器的例子等。它们是设计模式的有效来源，如好吧（尽管它们早于该术语的流行）。