用自定义脚本函数评估数学表达式

Question

用自定义脚本函数评估数学表达式

c#.netroslynstring-parsingmathematical-expressions

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我正在寻找一种算法或方法来评估以字符串形式表示的数学表达式。该表达式包含数学组件，但也包含自定义函数。我希望在C#/.Net中实现该算法。

我知道Roslyn允许我评估以下类型的表达式：

"var value = 3+5*11-Math.Sqrt(9);"

我也熟悉如何使用"节点重写"来避免变量声明或完全限定的函数名称，或省略尾随分号以便评估

"value = 3+5*11-Sqrt(9)"

然而，我想在此基础上实现自定义脚本函数，例如：

"value = Ratio(A,B)"，其中Ratio是一个自定义函数，它将向量A中的每个元素除以向量B中的每个元素，并返回一个相同长度的向量。

或者

"value = Sma(A, 10)"，其中Sma是一个自定义函数，它计算具有10个回顾窗口的向量/时间序列A的简单移动平均值。

理想情况下，我希望能够提供更复杂的功能，例如：

"value = Ratio(A,B) * Pi + 0.5 * Spread(C,D) + Sma(E, lookback)"，其中解析引擎将尊重运算符优先级，并构建解析树以获取必要的值来评估表达式。

我无法想象如何能够使用Roslyn解决这类问题。

还有哪些方法可以让我开始，或者我是否错过了Roslyn提供的可能有助于解决此问题的功能？

- Matt

请看 https://github.com/mariuszgromada/MathParser.org-mXparser。它符合您的所有要求，除了基本的方程求解外，它还包括添加用户定义函数/常量/参数等的能力，并支持许多内置函数。通过

Function ratio = new Function("ratio(x,y) = x/y"); f.calculate(1,2); Expression e = new Expression("Ratio(A,B) * Pi + 0.5 * Spread(C,D) + Sma(E, lookback)", f);

即可完成。而且Pi已经被定义过了！ - degant

谢谢，我会查看。 - Matt

除了关于mXparser的提示之外，还可以通过mXparser教程进行学习：http://mathparser.org/mxparser-tutorial/ - Leroy Kegan

谢谢，最终我选择了Roslyn，因为它提供了我所需的一切。 - Matt

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Tamas · Accepted Answer

假设您的所有表达式都是有效的C#表达式，您可以以多种方式使用Roslyn。

你可以仅使用Roslyn进行解析。SyntaxFactory.ParseExpression将为您提供表达式的语法树。请注意，您的第一个（var v = expr;）示例不是表达式，而是变量声明。但是，v = expr是一个表达式，即AssignmentExpressionSyntax。然后，您可以遍历此AST，并对每个节点执行您想要执行的操作，基本上您将编写一个解释器。这种方法的好处是您无需编写自己的解析器，遍历AST非常简单，这种方法非常灵活，因为定义如何处理“未知”方法完全取决于您。

也可以使用Roslyn进行评估。可以通过多种方式完成：组合有效的C#文件并将其编译为程序集，或者可以使用Scripting API。这种方法基本上需要一个包含所有额外方法实现的类库，例如Sma，Spread等。但是在第一种方法中也需要以某种形式使用它们，因此这并不是真正的额外工作。

如果唯一的目标是评估表达式，那么我会选择第二种方法。如果有额外的要求（你没有提到），比如能够生成一个简化的表达式形式，那么我会考虑第一种解决方案。

如果你找到了一个完全符合你需求的库（性能好，你不介意依赖第三方工具...），那么我会选择它。评论中提到的MathParser.org-mXparser似乎正是你所寻找的。