Interpreter × Visitor × Composite 組み合わせシリーズ調査ドキュメント

調査目的

3つのデザインパターン（Interpreter、Visitor、Composite）を組み合わせたシリーズ記事作成のための調査を行う。

調査対象: 3パターンの相乗効果、適切な題材選定
想定読者: 「デザインパターン学習シリーズ」読了済みだが、まだパターンを使いこなせない人
調査実施日: 2026年2月1日

1. 3パターンの相乗効果

1.1 パターン間の関係

要点:

3パターンは「抽象構文木（AST）」という共通構造を通じて自然に連携する。

パターン	役割	AST での位置づけ
Composite	ツリー構造の表現	AST ノードの階層構造を定義
Interpreter	ツリーの評価・実行	ノードごとに `evaluate()` を実行
Visitor	ツリーへの操作追加	ノードを変更せず新操作を追加

根拠:

GoF書籍でも、InterpreterパターンはCompositeパターンの特殊化として説明される
VisitorパターンはComposite構造に対する典型的な適用先
コンパイラ設計では3パターンの組み合わせが標準的

信頼度: 10/10

1.2 典型的な連携パターン

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┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      Client                              │
│  1. パーサーで入力を解析                                │
│  2. Composite構造（AST）を構築                           │
│  3. Interpreterで評価 または Visitorで操作              │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                           │
                           ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│              AST（Composite構造）                        │
│  ┌─────┐                                                │
│  │Root │                                                │
│  └──┬──┘                                                │
│     ├── Leaf1                                           │
│     └── Composite1                                       │
│           ├── Leaf2                                      │
│           └── Leaf3                                      │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
                           │
              ┌────────────┴────────────┐
              ▼                         ▼
┌─────────────────────────┐ ┌─────────────────────────────┐
│     Interpreter         │ │        Visitor              │
│  各ノードの evaluate()  │ │  複数の操作を外部から追加  │
│  - 値の計算             │ │  - 可視化                   │
│  - 条件の判定           │ │  - 変換                     │
│  - アクションの実行     │ │  - 最適化                   │
└─────────────────────────┘ └─────────────────────────────┘

2. 題材選定の調査

2.1 既存シリーズで使用済みの題材（避けるべき）

シリーズ	題材	パターン
ダイス言語インタプリタ	TRPG ダイス記法	Interpreter
ドキュメント変換ツール	Markdown 要素	Visitor
Markdown 目次生成器	見出し階層	Composite
ウイスキーテイスティングカード	ウイスキー香味	Flyweight + Prototype + Abstract Factory
ウイスキー香味プロファイル	ウイスキー	Factory Method + Strategy
ウイスキーテイスティングノート	ウイスキー	Bridge + Adapter + Proxy

2.2 候補題材の評価

題材	3パターンとの適合性	実用性	独自性	難易度
正規表現リファインリー	◎	◎	◎	中〜高
GitHub トレンド予測 DSL	○	○	◎	高
テストシナリオ言語	○	◎	○	高
数式計算機	◎	△	△	低
SQL サブセット	◎	○	△	高

2.3 推奨題材: 正規表現リファインリー（RegexRefinery）

選定理由:

3パターンの必然性が高い
- Composite: 正規表現の構造（連結、選択、繰り返し、グループ）がツリー
- Interpreter: マッチング実行、ステップ実行デバッグ
- Visitor: 可視化、最適化、変換など複数操作
実用性
- 全エンジニアが正規表現を使う
- 「読めない正規表現」問題は普遍的
- 完成品がポートフォリオになる
独自性
- 「他人のコードを添削する」という生意気さ
- Perl の正規表現エンジンへの深い理解
- 既存シリーズと完全に異なるドメイン
学習効果
- AST の概念を視覚的に理解できる
- パターンの組み合わせ効果を実感
- 言語処理の基礎を学べる

3. 正規表現リファインリーの技術調査

3.1 対応する正規表現機能（スコープ）

基本機能（実装必須）:

機能	記法	AST ノード
リテラル文字	`a`, `b`, `\n`	Literal
連結	`ab`	Concatenation
選択	`a	b`
繰り返し（0以上）	`a*`	Star
繰り返し（1以上）	`a+`	Plus
オプション	`a?`	Optional
グループ	`(ab)`	Group
文字クラス	`[abc]`	CharacterClass

拡張機能（オプション）:

ワイルドカード .
アンカー ^, $
量指定子 {n,m}
否定文字クラス [^abc]

3.2 パーサー実装アプローチ

再帰下降パーサー（推奨）:

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regex     → alternation
alternation → concatenation ('|' concatenation)*
concatenation → repetition+
repetition → atom ('*' | '+' | '?')?
atom      → '(' alternation ')' | '[' charclass ']' | literal

実装上の注意点:

メタキャラクターのエスケープ（\*, \+ など）
演算子の優先順位（繰り返し > 連結 > 選択）
空文字列の扱い
エラー処理（不正な正規表現）

3.3 Visitor 操作の設計

Visitor	役割	出力
PrettyPrinter	可読化	インデント付き展開形式
Optimizer	最適化	効率的な等価正規表現
RailroadDiagram	可視化	ASCII アート図
Matcher	マッチング	真偽値 + マッチ情報

4. シリーズ構成案

4.1 ストーリーライン

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動く（ベタ書き）
  ↓
破綻（機能追加で if/else 爆発）
  ↓
Composite 導入（AST 構築）
  ↓
Interpreter 導入（評価）
  ↓
新機能追加の壁（クラス修正必要）
  ↓
Visitor 導入（操作追加）
  ↓
完成

4.2 章構成（統合版）

章	タイトル	新概念	コード例
1	正規表現を解読してみよう	基本構造	ベタ書きパーサー
2	複雑な正規表現で破綻	if/else 問題	破綻コード
3	正規表現をツリーで表す	Composite	AST ノードクラス
4	ツリーを歩いてマッチング	Interpreter	evaluate メソッド
5	可視化機能を追加したい	OCP 問題	問題分析
6	操作をクラスに分離	Visitor	PrettyPrinter
7	最適化と変換も追加	複数 Visitor	Optimizer
8	3パターンで完成！	統合	完成コード

5. 参考資料

5.1 正規表現パーサー実装

Thompson’s construction algorithm
再帰下降パーサーの実装パターン
Perl の正規表現内部構造（re モジュール）

5.2 デザインパターン

GoF「Design Patterns」第5章（Interpreter）
GoF「Design Patterns」第4章（Composite, Visitor）
「Refactoring.Guru」各パターン解説

信頼度: 9/10

6. 競合分析

6.1 既存の正規表現可視化ツール

ツール	特徴	差別化ポイント
Regex101	Web ベース、詳細解説	CLI + Perl ネイティブ
Regexper	鉄道図生成	複数出力形式対応
Debuggex	ステップ実行	学習教材としての構造

6.2 本シリーズの独自価値

Perl ネイティブ: Perl の正規表現を Perl で解析する一貫性
デザインパターン学習: ツール作成がパターン学習の手段
拡張性: Visitor 追加で自分だけの機能を追加可能
オフライン動作: CLI ツールとしてローカルで使用

調査結論

推奨題材: 正規表現リファインリー（RegexRefinery）

USP（独自の価値提案）:

「他人の正規表現を添削できる」という生意気なツール
3パターンの必然的な連携を体感できる最適な題材
完成品は実務で使える実用ツール
Perl の正規表現エンジンへの深い理解が得られる

作成日: 2026年2月1日
担当エージェント: GitHub Copilot