Анализатор уравнения алгебры для Java - PullRequest
Новая
       25

Анализатор уравнения алгебры для Java

18 голосов
/ 13 января 2011

Мне нужна библиотека, чтобы можно было проанализировать уравнение и дать мне результат, дающий входные данные.

Например, что-то вроде этого: 

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);

И оценивается как: 6

Есть ли какая-нибудь библиотека для Java, которая может сделать это для меня?

Спасибо

Ответы [ 5 ]

28 голосов
/ 13 января 2011

Вы можете использовать возможности сценариев Java 1.6: 

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)));
    }
}

, что приводит к: 

result = 6.0

Для более сложных выражений JEP являетсяхороший выбор.

17 голосов
/ 15 ноября 2011

Существует также exp4j , оценщик выражений, основанный на Shunting Yard Дейкстры. Он свободно доступен и распространяется по лицензии Apache License 2.0, имеет размер всего 25 КБ и довольно прост в использовании. 

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

Также есть возможность использовать пользовательские функции в exp4j .

exp4j - вычислить математические выражения

веселись!

2 голосов
/ 31 мая 2014

Если вам нужна высокая производительность, я советую не использовать exp4j , поскольку классы CogitoLearning примерно в 2600 раз быстрее, чем exp4j (проверено на 1 млн итераций), да, вы правильно поняли.

Часто для бизнес-приложений достаточно простых выражений.Следовательно, библиотека, созданная CogitoLearning, вероятно, является лучшим выбором.

Результаты теста: 

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

Для библиотеки Cogito см. http://cogitolearning.co.uk/docs/cogpar/index.html

Обратите внимание: тестовый примерне совсем чист, как для оценки производительности JavaScript, так как я не использовал предварительно построенное выражение для этого случая.

Используемый контрольный код: 

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));
    }
}
1 голос
/ 24 апреля 2017

Попробуйте mXparser , ниже вы найдете пример использования: 

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);

Результат: 

result 1: 6.0
result 2: 12.0

Преимущество mXparser в том, что mXparser прекомпилируетсявыражение только один раз, а затем, после изменения значений аргументов, вычисление выполняется очень быстро.

Следуйте учебнику mXparser , Коллекция математики mXparser , API mXparser.

С уважением

0 голосов
/ 25 апреля 2019

Через восемь лет после того, как был задан этот вопрос: если вы не хотите заново изобретать колесо, есть много экзотических математических парсеров.

Я написал один год назад, который поддерживает арифметические операции, решение уравнений, дифференциальное исчисление, интегральное исчисление, базовую статистику, определение функции / формулы, построение графиков и т. Д.

Его называют ParserNG и его открытый исходный код.

Оценить выражение так же просто, как: 

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

    result: 43.16981132075472

Или использовать переменные и вычислить простые выражения: 

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

Или с помощью функций: 

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

Или для оценки производной в заданной точке (обратите внимание, что она выполняет символическое дифференцирование (не числовое) за кулисами, поэтому точность не ограничивается ошибками числовых приближений): 

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

 result: 38.66253179403897

Что отличает x^3 * ln(x) один раз при x = 3.Количество раз, которое вы можете различить, пока равно 1.

или для числовой интеграции: 

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

result: 7.999999999998261... approx: 8

Этот синтаксический анализатор работает довольно быстро и обладает множеством других функций.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: ParserNG создан мной.

...