Спонсор: Microsoft
Опубликован: 23.07.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 1399 / 200 | Оценка: 4.28 / 4.17 | Длительность: 21:37:00
Специальности: Системный архитектор
Лекция 6:

Синтаксические анализаторы. Нисходящие анализаторы

< Лекция 5 || Лекция 6: 123456 || Лекция 7 >

Классы синтаксических анализаторов

Большинство известных методов анализа принадлежат одному из двух классов, один из которых объединяет нисходящие (top-down) алгоритмы, а другой - восходящие (bottom-up) алгоритмы. Происхождение этих терминов связано с тем, каким образом строятся узлы синтаксического дерева: либо от корня (аксиомы грамматики) к листьям (терминальным символам), либо от листьев к корню.

Нисходящие анализаторы строят вывод, начиная от аксиомы грамматики и заканчивая цепочкой терминальных символов. С нисходящими анализаторами связаны так называемые LL-грамматики, которые обладают следующими свойствами:

  • Они могут быть проанализированы без возвратов
  • Первая буква L означает, что мы просматриваем входную цепочку слева направо (left-to-right scan)
  • Вторая буква L означает, что строится левый вывод цепочки (leftmost derivation).

Популярность нисходящих анализаторов связана с тем, что эффективный нисходящий анализатор достаточно легко может быть построен вручную, например, методом рекурсивного спуска. Кроме того, LL-грамматики легко обобщаются: грамматики, не являющиеся LL-грамматиками, обычно могут быть проанализированы методом рекурсивного спуска с возвратами.

С другой стороны, восходящие анализаторы могут анализировать большее количество грамматик, чем нисходящие, и поэтому именно для таких методов существуют программы, которые умеют автоматически строить анализаторы. С восходящими анализаторами связаны LR-грамматики. В этом обозначении буква L по-прежнему означает, что входная цепочка просматривается слева направо (left-to-right scan), а буква R означает, что строится правый вывод цепочки (rightmost derivation). С помощью LR-грамматик можно определить большинство использующихся в настоящее время языков программирования.

Метод рекурсивного спуска

Одним из наиболее простых и потому одним из наиболее популярных методов нисходящего синтаксического анализа является метод рекурсивного спуска (recursive descent method) .

Для объяснения принципов, лежащих в основе метода рекурсивного спуска, рассмотрим задачу вычисления значения арифметической формулы. Будем рассматривать формулы, состоящие из целочисленных значений, бинарных операций сложения ( + ), вычитания ( - ), умножения ( * ) и деления нацело ( / ), а также круглых скобок. Как обычно, приоритеты операций умножения и деления равны и их приоритет больше, чем приоритеты операций сложения и вычитания, причем приоритеты этих операций также равны. Будем называть операции + и - операциями типа сложения, а операции * и / - операциями типа умножения. Круглые скобки используются для изменения стандартного порядка выполнения операций. Наша задача заключается в написании программы, вычисляющей значение формулы.

Изучаемые нами формулы можно представить следующим образом:

T1 +T2 +…+Tn,

где Ti - это формула вида F1i *F2i *…*Fmi . В свою очередь, Fji - это либо число, либо произвольная формула, заключенная в круглые скобки.

Представим себе процесс вычисления значения формулы. Вначале вычисляется F11, далее мы выясняем, какая операция следует за F11 . Если это операция типа умножения, то мы, зная ее левый операнд, вычисляем правый операнд и выполняем операцию. Тем самым, мы получим левый операнд для возможных следующих операций типа умножения. Когда мы закончим вычисление формулы F1*F2*…*Fn, то, возможно, увидим далее операцию типа сложения, и процесс вычисления такой формулы будет аналогичен только что описанному процессу.

Вычисление значения формулы

Итак, мы можем разделить все формулы на следующие классы:

  • Простейшие формулы: числа и произвольные формулы, заключенные в круглые скобки, например, 354, (17+3-18)
  • Формулы, содержащие операции типа умножения, т.е. умножение и деление, например, 18*2*(35+2)*7
  • Формулы, содержащие операции типа сложения, т.е. сложение и вычитание, например, 18*2*(35+2)*7+354+ (17+3-18)*(12-7) .

Теперь мы можем представить себе процесс вычисления значения формулы, как следующий вызов:

Expression (Term (Factor ())),

где Factor - процедура вычисления простейшей формулы, являющейся либо числом, либо произвольной формулой, заключенной в круглые скобки, Term - процедура вычисления значения формулы, содержащей операции типа умножения, Expression - процедура вычисления значения формулы, содержащей операции типа сложения.

Опишем процедуру, вычисляющую значение простейшей формулы:

int Factor ()
{
   char ch = getChar();
   if (isDigit (ch)) return getValue(ch);
   if (ch == '(') 
   {
      int result = Formula ();
      if (getChar() == ')') return result;
      error ("Неожиданный символ");
      return 0;
   }
   return error ("Неожиданный символ"); 
}
< Лекция 5 || Лекция 6: 123456 || Лекция 7 >
Оксана Пагина
Оксана Пагина
Россия, Москва
Александр Королёв
Александр Королёв
Россия