在java中,我试图找到一个线性方程的系数,以在我的计算器应用程序中找到线性方程的解,例如:
3x +2*(6x-3) = 2 -4x
我渴望得到的是 x 的系数和形式中的常数 ax+b =0
,
在这个特定的例子中
coefficient = 19
constant = -8
请提出一个普遍的想法
在java中,我试图找到一个线性方程的系数,以在我的计算器应用程序中找到线性方程的解,例如:
3x +2*(6x-3) = 2 -4x
我渴望得到的是 x 的系数和形式中的常数 ax+b =0
,
在这个特定的例子中
coefficient = 19
constant = -8
请提出一个普遍的想法
正如我的评论已经建议的那样:这可能是任意复杂的,这取决于这个解析器应该支持什么。这里涉及几个可能非常复杂和具有挑战性的任务。
第一个是解析自己。尽管它很容易理解,并且有用于编写解析器的支持工具和所有工具,但是从头开始为这些表达式编写一个健壮、可靠的解析器将是乏味的(并且需要付出一些努力) 。
第二个是简化表达式。虽然可以编写一个简单的解析器(或使用现有的解析器),但可能(乍一看)认为有必要对生成的 AST 执行操作以找到实际的常数和系数 - 例如,有人可能认为有必要应用分布定律,找到公因数,将部分表达式从等式的一侧转移到另一侧等等。
幸运的是,这一切都不是必需的:-)
您可以使用任意解析器来解析方程中涉及的表达式。最著名的解析器之一是JEP,Java 表达式解析器(这不是推荐 - 我只是知道它,它似乎运行良好)。顾名思义,它只是一个表达式解析器,而不是一个方程解析器。但是方程可以简单地在 处拆分,=
以获得可以单独解析的两个表达式。
这两个表达式不足以找到系数和常数。但是在这里,一个小(肮脏的?)技巧开始发挥作用:您可以通过评估这些表达式来推导系数和常数。特别是,您可以一次设置,分别x=0
确定左侧和右侧的常数部分。然后,您可以设置x=1
、评估结果表达式并减去常数以获得系数。
从两边的系数和常数,可以计算出整个方程的系数和常数。这是在这里实现的,作为一个MCVE:
import org.nfunk.jep.JEP;
public class LinearEquationParser
{
private double coefficient;
private double constant;
public static void main(String[] args)
{
runTest("3x = 5");
runTest("3x +2*(6x-3) = 2 -4x");
runTest("3x + 2*(6x -sin(3))=cos(2)-4*x*log(tan(43))");
}
private static void runTest(String s)
{
System.out.println("Input: "+s);
LinearEquationParser p = new LinearEquationParser();
p.process(s);
System.out.println("Coefficient: "+p.getCoefficient());
System.out.println("Constant : "+p.getConstant());
System.out.println();
}
public void process(String s)
{
JEP jep = new JEP();
jep.setImplicitMul(true);
jep.addStandardFunctions();
jep.addStandardConstants();
jep.addVariable("x", 0.0);
String s0 = s.substring(0, s.indexOf("="));
String s1 = s.substring(s.indexOf("=")+1, s.length());
jep.parseExpression(s0);
if (jep.hasError())
{
throw new IllegalArgumentException(jep.getErrorInfo());
}
jep.addVariable("x", 0.0);
double constant0 = jep.getValue();
jep.addVariable("x", 1.0);
double value0 = jep.getValue();
jep.parseExpression(s1);
if (jep.hasError())
{
throw new IllegalArgumentException(jep.getErrorInfo());
}
jep.addVariable("x", 0.0);
double constant1 = jep.getValue();
jep.addVariable("x", 1.0);
double value1 = jep.getValue();
constant = constant0 - constant1;
coefficient = (value0 - constant0) - (value1-constant1);
}
public double getCoefficient()
{
return coefficient;
}
public double getConstant()
{
return constant;
}
}
根据需要,输出是:
Input: 3x = 5
Coefficient: 3.0
Constant : -5.0
Input: 3x +2*(6x-3) = 2 -4x
Coefficient: 19.0
Constant : -8.0
Input: 3x + 2*(6x -sin(3))=cos(2)-4*x*log(tan(43))
Coefficient: 15.7024963786418
Constant : 0.13390682042740798