73509

КС-грамматики и синтаксический анализ сверху вниз

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Если возможно написать детерминированный анализатор, осуществляющий разбор сверху вниз, то такой анализатор принято называть LL(1)-грамматикой.

Русский

2014-12-17

215.5 KB

0 чел.

Лекция 2

3. КС-грамматики и синтаксический анализ сверху вниз

Если возможно написать детерминированный анализатор, осуществляющий разбор сверху вниз, то такой анализатор принято называть LL(1)-грамматикой.

3.1. Определения

Определение. Обозначения в написании LL(1)-грамматики означают:

  •  L  строки разбираются слева направо;
  •  L  используются самые левые выводы;
  •  1  варианты порождающего правила выбираются с помощью одного предварительного просмотра символа.

Т.е. грамматику называют LL(1)-грамматикой, если для каждого нетерминала, появляющегося в левой части более одного порождающего правила, множество направляющих символов, соответствующих правым частям альтернативных порождающих правил, – непересекающиеся.

Пример. Рассмотрим грамматику G = ({E, E´, T, T´, F}, {id, +, *, (, )}, P, E), где P =

(1) E  T E´

(2) E´ + T E´

(3) E´  e

(4) T  F T´

(5) T´ * F T´

(6) T´  e

(7) F  ( E )

(8) F  id

Нетерминал

Входной символ

id

+

*

(

)

$

E

(1)

(1)

E´

(2)

(3)

(3)

T

(4)

(4)

T´

(6)

(5)

(6)

(6)

F

(8)

(7)

Символом $ обозначается конец цепочки.

Пусть G = (N, Σ, P, S) – КС-грамматика. Обозначим вершину магазин как M (M  N  Σ {$}) текущий символ входной цепочки – как IN (IN  Σ {$}), а элемент таблицы разбора – как LT(A, a), где A  N, a  Σ. Тогда правила разбора будут следующими:

1) Положить в магазин S $

2) Если M  N, то

2.1) Если LT(M, IN) = A α, то

2.1.1) убрать из магазина A

2.1.2) положить в M правую часть правила α

2.1.3) Вывести правило A α

2.2) Иначе – ошибка

3) Иначе если M  Σ, то

3.1) Если M = IN = a, то

3.1.1) убрать a из M

3.1.2) убрать a из IN

3.2) Иначе – ошибка

4) Иначе

4.1) Если M = IN = $, то конец разбора

4.2) Иначе переход на шаг 2

Разбор:

Входная цепочка: id + id*id$

Магазин

Вход

Выход

E $

id + id*id$

E  T E´

T E´ $

id + id*id$

T  F Tґ

F Tґ Eґ $

id + id*id$

F  id

id Tґ Eґ $

id + id*id$

Tґ Eґ $

+ id*id$

Tґ  e

Eґ $

+ id*id$

Eґ + T Eґ

+ T Eґ $

+ id*id$

T Eґ $

id*id$

T  F Tґ

F Tґ Eґ $

id*id$

F  id

id Tґ Eґ $

id*id$

Tґ Eґ $

*id$

Tґ * F Tґ

* F Tґ Eґ $

*id$

F Tґ Eґ $

id$

F  id

id Tґ Eґ $

id$

Tґ Eґ $

$

Tґ  e

Eґ $

$

Eґ  e

$

$

Определение. Множество терминальных символов-предшественников определяется следующим образом:

a  S(α) α + aβ,

где

  •  α, β  – строки терминалов и/или нетерминалов, α, β (N  Σ)*;
  •  S(α) – множество символов-предшественников α, S(α) Σ {e}.

Это множество символов, с которых могут начинаться строки, выводимые из α.

Пример:

 P  Ac

 P  Bd

 A  a

 A  Aa

 B  b

 B  bB

Здесь символы a и b – символы-предшественники для P.

Определение. Множество терминальных символов-последователей определяется следующим образом:

a  F(A) αAβ + αaγ,

где

  •  Aнетерминал, A  N;
  •  α, β, γ  – строки терминалов и/или нетерминалов, α, β, γ (N  Σ)*;
  •  F(A) – множество символов-последователей A, F(A) Σ {$}.

Это множество символов, которые могут следовать за A.

В предыдущем примере a и c – символы-последователи для A (т.е. появляются непосредственно справа от A при выводе)

Определение. Если Aнетерминал, то его направляющими символами (T) будут символы-предшественники A и все символы, следующие за A, если A может генерировать пустую строку.

В общем случае, для заданной цепочки α и нетерминала A (Aα) имеем

T(A, α) = {a | (a  S(α)  ae) * e и a  F(A))}.

Пример:

 T  AB

 A  PQ

 A  BC

 P  pP

 P  e

 Q  qQ

 Q  e

 B  bB

 B  d

 C  cC

 C  f

Эта грамматика дает S(PQ) = {p, q}, S(BC) = {b, d}, поэтому T(A, PQ) = {p, q, b, d} и T(A, BC) = {b, d}.

Из определения LL(1)-грамматики следует, что эти грамматики можно разбирать детерминированно сверху вниз.

3.2. Построение множества символов-предшественников

Пусть G = (N, Σ, P, S) – КС-грамматика. Для произвольной цепочки α определим S(α) как множество терминалов, с которых начинаются строки, выводимые из α. Если α * e, то e также принадлежит S(α).

Алгоритм:

Пусть α = X1 X2Xn.

1) Положить S(α) =

2) i = 1

3) Вычисляем S(Xi)

3.1) Если Xi  Σ {e}, то S(Xi) = {Xi}

3.2) Иначе {Xj  βj}  P, j = 1, 2, …, m,

3.3) S(α) = S(α) (S(Xi) – {e})

3.4) Если e  S(Xi)

3.4.1) Если i < n, то i = i + 1, переход на шаг 3

3.4.2) Иначе S(α) = S(α) {e}, переход на шаг 4

3.5) Иначе переход на шаг 4

4) Конец алгоритма

Чтобы вычислить S(α) для всех нетерминалов грамматики, необходимо, пока удается добавлять новые элементы в какое-либо множество S(A), A  N, повторять алгоритм для каждого A  N. Это позводит в будущем более просто находить множество символов-предшественников для любой цепочки, т.к. упростится выполнение шага 3.

Пример:

S(E) = S(T) = {(, id}

S(E1´) = {+}

S(E2´) = {e}

S(T1´) = {*}

S(T2´) = {e}

S(F1) = {(}

S(F2) = {id}

3.3. Построение множества символов-последователей

Пусть G = (N, Σ, P, S) – КС-грамматика. Для нетерминала A  N определим F(A) как множество терминалов, с которых начинаются строки, выводимые в грамматике после A.

Алгоритм:

Пусть X  N.

1) Положить F(X) =

2) Положить F(S) = {$}

3) Пока удается добавлять новые элементы в какое-либо множество F(X), повторять

3.1) Пусть {A  αBβ}  P, B  N, α, β (N  Σ)* и β ≠ e, тогда F(B) = F(B) (S(β) – {e})

3.2) Если β = e или e  S(β) (т.е. β * e), то F(B) = F(B)  F(A)

Пример:

F(E) = F(E´) = {), $}

F(T) = F(T´) = {+, ), $}

F(F) = {+, *, ), $}

3.4. Построение таблицы разбора

Имея множества символов-предшественников и множества символов-последователей, легко построить множества направляющих символов T(X):

T(X) = (S(X) – {e}) {F(X) | e  S(X)}.

Пример:

T(E) = T(T) = {(, id}

T(E1´) = {+}

T(E2´) = {), $}

T(T1´) = {*}

T(T2´) = {+, ), $}

T(F1) = {(}

T(F2) = {id}

Также легко проверить, является ли грамматика грамматикой типа LL(1): если имеются альтернативы Ai  αi, i = 1, 2, …, n, то грамматика будет относиться к типу LL(1), если

T(Ai)  T(Aj) = , ij.

Пример:

T(E1´)  T(E2´) =

T(T1´)  T(T2´) =

Построение таблицы разбора:

1) Помечаем грамматику

Пусть Pi – правило с номером i из множества P, i = 1, 2, …, n. Тогда:

1) Полагаем i = 1, count = 0

2) Пусть Pi+k–1 = Ak  αk, k = 1, 2, …, p, тогда

2.1) I(Ak) = count + k, count = count + p

2.2) Для каждой цепочки αk = X1, X2, …, Xm, где m = |αk|, полагаем

2.2.1) I(Xj) = count + j, j = 1, 2, …, m

2.2.2) count = count + m

3) i = i + 1

4) Если i < n, переход на шаг 2, иначе – конец алгоритма

Для рассмотренного выше примера

(1) E (1)  T (2) E´ (3)

(2) E´ (4)  + (6) T (7) E´ (8)

(3) E´ (5)  e (9)

(4) T (10)  F (11) T´ (12)

(5) T´ (13)  * (15) F (16) T´ (17)

(6) T´ (14)  e (18)

(7) F (19)  ( (21) E (22) ) (23)

(8) F (20)  id (24)

2) Строим множества T(X)

3) Заполняем таблицу

Введем множество индексов элементов правил, стоящих по левую сторону от знака вывода (L). В нашем случае L = {1, 4, 5, 10, 13, 14, 19, 20}. Введем также множество индексов элементов правил, являющихся самыми правыми в своем правиле (R). В нашем случае R = {3, 8, 9, 12, 17, 18, 23, 24}.

Тогда

ID

X

Terminals

Jump

Accept

Stack

Return

Error

1

E 

(, id

2

2

T

(, id

10

true

3

E´

+, ), $

4

4

E´

+

6

false

5

E´

), $

9

6

+

+

7

true

7

T

(, id

10

true

8

E´

+, ), $

4

9

e

), $

0

true

10

T 

(, id

11

11

F

(, id

19

true

12

T´

+, *, ), $

13

13

T´

*

15

false

14

T´

+, ), $

18

15

*

*

16

true

16

F

(, id

19

true

17

T´

+, *, ), $

13

18

e

+, ), $

0

true

19

F 

(

21

false

20

F 

id

24

21

(

(

22

true

22

E

(, id

1

true

23

)

)

0

true

true

24

id

id

0

true

true

3.5. Алгоритм разбора

1) Положить в M элемент 0 (M ← 0), i = 1

2) Если IN  Terminalsi, то

2.1) Если Accepti = true, то перейти к следующему символу в IN

2.2) Если Stacki = true, то добавить в M индекс i (Mi)

2.3) Если Returni = true, то

2.3.1) k = M, убрать k из M (Mk)

2.3.2) Если k = 0, переход на шаг 4

2.3.2) i = k + 1

2.3.3) Переход на шаг 2

2.4) Если Jumpi ≠ 0, то

2.4.1) i = Jumpi

2.4.2) Переход на шаг 2

3) Иначе если Errori = false, то

3.1) i = i + 1

3.2) Переход на шаг 2

4) Если M не пуст, то ошибка, иначе разбор успешен

Разбор цепочки id + id*id$

Магазин

Вход

i

Действие

0

id + id*id$

1

jump = 2

0

id + id*id$

2

stack, jump = 10

2 0

id + id*id$

10

jump = 11

2 0

id + id*id$

11

stack, jump = 19

11 2 0

id + id*id$

19

error = false, i = 20

11 2 0

id + id*id$

20

jump = 24

11 2 0

id + id*id$

24

accept, return

2 0

+ id*id$

12

jump = 13

2 0

+ id*id$

13

error = false, i = 14

2 0

+ id*id$

14

jump = 18

2 0

+ id*id$

18

return

0

+ id*id$

3

jump = 4

0

+ id*id$

4

jump = 6

0

+ id*id$

6

accept, jump = 7

0

id*id$

7

stack, jump = 10

8 0

id*id$

10

jump = 11

8 0

id*id$

11

stack, jump = 19

12 8 0

id*id$

19

error = false, i = 20

12 8 0

id*id$

20

jump = 24

12 8 0

id*id$

24

accept, return

8 0

*id$

13

jump = 15

8 0

*id$

15

accept, jump = 16

8 0

id$

16

stack, jump = 19

17 8 0

id$

19

error = false, i = 20

17 8 0

id$

20

jump = 24

17 8 0

id$

24

accept, return

8 0

$

18

return

0

$

9

return

$

success


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5865. Роль цен, тарифов, льгот, субсидий, компенсаций в регулировании национального рынка 183 KB
  Происходящие изменения в экономике РФ обусловлены переходом на рыночные связи и отношения. Чтобы свести к минимуму предполагаемые потери при переходе к рынку, необходимо познать сущность и закономерности его развития. Все современные эконом...
5866. Технология разработки, перемещения и уплотнения грунта с элементами бетонирования 395.5 KB
  Определение объемов земляных работ по вариантам Для одиночных стаканных фундаментов возможны два вида земляных сооружений: - траншея по ряду фундаментов - котлован 3.1. Траншея по ряду фундаментов Отметка подошвы фундамента: м, где - абсолютная...
5867. История АМО ЗИЛ 42.5 KB
  Завод, основанный в 1916 г. как частное предприятие, через два года был национализирован, а спустя три четверти века, в 1992 г., вновь становится частным предприятием. В 1996 г. завод перешел практически в муниципальную собственность, сохранив форму...
5868. Место и роль монополии на рынке 103 KB
  Введение: формирование монополии Абсолютная (чистая) монополия - редкое для хозяйственной практики явление. Однако довольно часто приходится сталкиваться с монопольным влиянием, более реальными рыночными структурами монополистической конк...
5869. Взгляды Советских вождей на управление 97.5 KB
  За время существования СССР потерпело много реформ и преобразований. При разных правителях ситуация в СССР была совершенно разная т.к. у каждого из них были разные взгляды на жизнь и на управление страной. Скорее всего каждый из них руково...
5870. Воздействие ценовой дискриминации на экономическое благосостояние 237 KB
  Термин дискриминация образован от латинского discriminatio, что означает различие, различение. Под ценовой дискриминацией понимают практику установления разных цен на один и тот же товар при условии, что различия в ценах не связаны с затра...
5871. Организация защиты личного состава формирований ГО и РСЧС при проведении АСДНР 121 KB
  Организация защиты личного состава формирований ГО и РСЧС при проведении АСДНР Учебные цели: 1. Изучить основные мероприятия, осуществляемые руководителями (командирами) формированиям ГО и РСЧС по организации обеспечения защиты личного состава...
5872. Формальные методы спецификации программ 431.5 KB
  В предлагаемом учебном пособии рассматриваются два основных метода формального описания программных систем: метод алгебраических спецификаций и метод типизированных машин абстрактных состояний. Первый метод предназначен для описания статических аспе...
5873. Асинхронная машина. Общие понятия 1.07 MB
  Асинхронная машина. Общие понятия. Асинхронная машина это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой отличается от частоты вращения основной гармонической магнитного поля воздушного зазора. Частота вращения основной гармо...