用java實現一個簡易編譯器-文法解析

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文法和解析樹：

舉個例子看看，文法解析的過程。句子：“我看到劉德華唱歌”。在電腦裡，怎麼用程式解析它呢。從文法上看，句子的組成是由主語，動詞，和謂語從句組成，主語是“我”，動詞是“看見”， 謂語從句是”劉德華唱歌“。因此一個句子可以分解成 主語 ＋ 動詞 ＋ 謂語從句：

 

句子-->主語＋動詞 ＋ 謂語從句 

 

主語是名詞，因此有 ：

 

主語->名詞

 

句子裡的名詞有： “我”， “劉德華”，因此有解析規則：

名詞-> "我“  |  "劉德華".

句子裡的動詞是“看見”， “唱歌”，由此有解析規則：

動詞-> “看見” ｜ “唱歌”

 

再看謂語從句，謂語從句由賓語和謂語動片語成, 賓語是 “劉德華”， 謂語動詞是“唱歌", 謂語從句的解析規則就是：

謂語從句 -> 賓語 ＋ 謂語動詞

謂語動詞是屬於動詞，於是又有：

謂語動詞-> 動詞

動詞->”看見” | "唱歌"

 

這樣，整個句子的解析規則就有：

 

1.句子-->主語＋動詞 ＋ 謂語從句

2.謂語從句 -> 賓語 ＋ 謂語動詞

3.主語->名詞

4.謂語動詞->動詞

5.動詞-> “看見” ｜ “唱歌”

6.名詞-> "我“  |  "劉德華".

 

上面這組解析規則就是在電腦中用來解析句子的演算法，接下來我們通過一系列替換，從這組規則還原回句子，首先從第一個規則開始，用右邊的式子替換左邊的符號，

1. 句子 通過規則 ：句子-->主語＋動詞 ＋ 謂語從句 替換得到：

2. 主語＋動詞 ＋ 謂語從句， 通過規則 主語->名詞 替換得到：

3. 名詞 ＋ 動詞 ＋ 謂語從句， 通過規則 名詞-> "我“  |  "劉德華" 替換得到

4. 我 ＋ 動詞 ＋ 謂語從句， 通過規則 動詞-> "看見" 替換得到：

5. 我 看見 ＋ 謂語從句， 通過規則 謂語從句 -> 賓語 ＋ 謂語動詞 替換得到：

6. 我 看見 賓語＋謂語動詞， 通過規則 賓語->名詞 替換得到：

7. 我 看見 名詞＋謂語動詞， 通過規則 名詞-> "我“  |  "劉德華" 替換得到：

8. 我 看見 劉德華 ＋ 謂語動詞， 通過規則 謂語動詞->動詞 替換得到：

9. 我 看見 劉德華 動詞。通過規則 動詞-> “唱歌” 替換得到

10 我 看見 劉德華 唱歌

至此，我們已經沒有可替換的地方，於是文法解析完成。 由此可見，文法解析就是通過設立一組規則，然後判斷輸入的文本是否符合給定規則的過程。我們看到，最底層的一些規則是這樣的：

名詞-> "我“  |  "劉德華"， 動詞-> “看見” ｜“唱歌“

這幾條規則，其實就是以前(http://blog.csdn.net/tyler_download/article/details/50668983)所說的詞法分析，-> 左邊就是標籤，右邊就是詞法分析的字串。整個解析過程，形成了一種樹狀結構，這個結構就叫文法解析樹：

                         

設想，由文字組成的文本，其形式是無窮的，文法解析的規則是將無窮的文本中，選取出組合形式符合文法規則的文本，例如對於上述文法，句子：“我看見張學友唱歌” 就無法通過文法規則，按照上面的替換過程，我們發現，到第7步時 解析到賓語，賓語替換成名詞後無法將名詞替換成“張學友”, 因此“我看見張學友唱歌”對於上面的文法規則而言，是非法輸入。

 

當然，文法規則所限定的文本輸入也不是唯一的，句子:“劉德華看見我唱歌” 也符合上面的文法規則，大家可以仿照上面的替換過程驗證一下。

如果想要文法識別“我看見張學友唱歌”， 那麼只要將規則改一下:名詞->”我“ ｜ ”劉德華” | “張學友” 即可。

 

我們看看，將上述替代過程轉成電腦偽碼是怎樣的：

假定“我看見劉德華唱歌” 這歌句子存在緩衝區buffer 裡，那麼代碼錶述如下：

句子(buffer) {

   //主語 ＋ 動詞 ＋ 謂語從句 替換 句子

    主語(buffer);

    動詞(buffer);

   謂語從句(buffer);

}

主語(buffer) {

//名詞 替換 主語

   名詞(buffer);

}

 

名詞(buffer) {

  // “我” ｜ “劉德華” 替換 名詞

    if (buffer[0] == “我”) {

        buffer = buffer.substring(1);

        return;

  }

 if (buffer[0,1,2] == “劉德華”) {

    buffer = buffer.substring(3);

    return;

 }

 

throw new Exception (“該語句不符合文法”);

}

 

動詞(buffer) {

 // “看見” | “唱歌“ 替換 動詞

  if (buffer[0,1］== “看見” || buffer[0,1] == “唱歌") {

    buffer = buffer.substring(2);

    return; 

  }

 throw new Exception (“該語句不符合文法”);

}

 

謂語從句(buffer) {

//賓語 謂語動詞 替換 謂語從句

    賓語(buffer);

    謂語動詞(buffer);

}

 

賓語(buffer) {

  //名詞 替換 賓語

    名詞(buffer);

}

 

謂語動詞（buffer) {

  //動詞 替換 謂語動詞

    動詞(buffer);

}

 

在下一篇，我們看看，如何對帶有加好和乘號的算術運算式，如何制定一套文法規則以及相應的文法替換代碼。

用java實現一個簡易編譯器-文法解析