如何使用Regex验证表达式的变量与允许数学函数合规性

问题场景 #

现有代码场景：

var variables = ['A','B'];
var allowedMathFunc = ['Sin','Cos','Tan']
var expression= 'Sin(B)+Tan(B)+100+acos(A)+C'

需要验证表达式满足两个规则：

• 表达式只能用variables数组里的变量
• 表达式不能包含allowedMathFunc数组以外的数学函数

用户尝试的代码：

var variables = ['A','B'];
var allowedMathFunc = ['Sin','Cos','Tan']
var expression= 'Sin(B)+Tan(B)+100+acos(A)'

// 变量校验尝试代码
let expressionVariables = value.replace(/Sin|Log|Exp|Tan|Pos|Rnd|[^A-Za-z]/ig,"");
let expressionUnUsedVar= variables.filter(v=> !expressionVariables.includes(v));

用户需求：需要编写符合两种校验场景的正则，分开写也可以。

解决方案 #

1. 变量合法性校验 #

先清理表达式里的干扰内容（合法函数、数字、运算符、括号等），提取出所有用到的变量，再和允许列表对比：

// 生成匹配合法函数的正则（函数名大小写敏感，比如Sin和acos会被区分）
const allowedFuncRegex = new RegExp(`(${allowedMathFunc.join('|')})`, 'g');
// 清理后得到所有用到的变量（去重）
const usedVariables = expression
  .replace(allowedFuncRegex, '') // 移除允许的函数
  .replace(/[0-9+\-*/()\s.]/g, '') // 移除数字、运算符、括号等非变量字符
  .split('') // 拆成单个字符（假设变量都是单字母）
  .filter((v, index, arr) => arr.indexOf(v) === index); // 去重

// 找出不在允许列表里的变量
const invalidVars = usedVariables.filter(v => !variables.includes(v));
const isVarsValid = invalidVars.length === 0;

console.log('无效变量：', invalidVars);
console.log('变量校验通过：', isVarsValid);

2. 数学函数合法性校验 #

匹配所有以字母开头、后面紧跟(的函数名，再和允许列表对比：

// 提取所有函数名（匹配规则：字母组成，后面跟着(）
const allFuncs = expression.match(/[A-Za-z]+(?=\()/g) || [];
const uniqueFuncs = [...new Set(allFuncs)]; // 去重

// 找出不在允许列表里的函数
const invalidFuncs = uniqueFuncs.filter(func => !allowedMathFunc.includes(func));
const isFuncsValid = invalidFuncs.length === 0;

console.log('无效函数：', invalidFuncs);
console.log('函数校验通过：', isFuncsValid);

完整校验示例 #

把两个校验逻辑整合：

var variables = ['A','B'];
var allowedMathFunc = ['Sin','Cos','Tan']
var expression= 'Sin(B)+Tan(B)+100+acos(A)+C'

// 变量校验
const allowedFuncRegex = new RegExp(`(${allowedMathFunc.join('|')})`, 'g');
const usedVariables = expression
  .replace(allowedFuncRegex, '')
  .replace(/[0-9+\-*/()\s.]/g, '')
  .split('')
  .filter((v, index, arr) => arr.indexOf(v) === index);
const invalidVars = usedVariables.filter(v => !variables.includes(v));
const isVarsValid = invalidVars.length === 0;

// 函数校验
const allFuncs = expression.match(/[A-Za-z]+(?=\()/g) || [];
const uniqueFuncs = [...new Set(allFuncs)];
const invalidFuncs = uniqueFuncs.filter(func => !allowedMathFunc.includes(func));
const isFuncsValid = invalidFuncs.length === 0;

// 最终校验结果
const isExpressionValid = isVarsValid && isFuncsValid;
console.log('表达式合法：', isExpressionValid);
console.log('无效变量：', invalidVars);
console.log('无效函数：', invalidFuncs);

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mohamed