Phân tích cú pháp và các phương pháp phân tích cơ bản

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

Bài giảng 4 - Phân tích cú pháp

và các phương pháp phân tích cơ bản

Nguyễn Phương Thái

Bộ môn Khoa học Máy tính

Bài toán

văn phạm và biểu diễn cấu trúc này

bằng một cây (gọi là cây phân tích)

hoặc theo một cấu trúc nào đó tương đương với cây.

Băi toân (tiếp)

Phân tích từ vự ng

Phân tích cú pháp

cây phân tích Phân tích

ngữ nghĩa

Bảng ký

yêu cầ u lấ y từ tố

từ tố

Chương

trình

nguồ n

Văn phạm

 Mọi ngôn ngữ lập trình đều có các luật mô tả các cấu trúc cú pháp.

 Một chương trình nguồn viết đúng phải tuân theo các luật mô tả này - tức là viết đúng văn phạm (hay

đúng ngữ pháp)

 Văn phạm của một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc có

thể mô tả bằng văn phạm phi ngữ cảnh và biểu

diễn theo ký pháp BNF hoặc đồ thị chuyển.

Các phương pháp phân tích

Cơ sở của phân tích cú pháp đối với lớp VPPNC

là định lý Bài toán thành viên với ngôn ngữ phi ngữ cảnh Người ta đã chứng minh được định lý này bằng cách đưa ra các giải thuật cài đặt trên thực tế, ví dụ như:

 Thuật toán phân tích Top-Down

 Thuật toán phân tích Bottom - Up

 Thuật toán phân tích CYK

(Coke-Younger-Kasami)

Thuật toán phân tích Earley

Các phương pháp phân tích

(tiếp)

hoặc xây dựng suy dẫn sinh ra nó, do

đó ta sẽ dựng được cây suy dẫn.

phân tích, ta hay tiến hành từ một phía của câu, kiểm tra lần lượt các thành

phần của câu đó cho đến hết (đa số từ trái sang phải).

Hai chiến lược phân tích chính

 Chiến lược phân tích top-down (trên xuống): cho một văn phạm phi ngữ cảnh G = (, , P, S) và một câu cần phân tích w Ta xuất phát từ điểm khởi đầu,

nghĩa là từ S, áp dụng các suy dẫn trái, tiến từ trái qua phải thử tạo ra câu đưa vào phân tích w.

 Chiến lược phân tích bottom-up (dưới lên): Quá trình ngược lại với phân tích top-down, xuất phát từ chính câu vào phân tích w, bằng cách áp dụng thu gọn các suy dẫn phải, tiến hành từ trái qua phải để đi tới ký hiệu đầu S của văn phạm.

Hai chiến lược phân tích chính (tiếp)

Điều kiện để các thuật toán trên là dừng như sau:

 Phân tích top-down (phân tích trái) là dừng khi và chỉ khi G không có đệ quy trái

 Phân tích bottom-up (phân tích phải) là dừng khi và chỉ khi G không chứa suy dẫn A=>+ A

và không có sản xuất B (sản xuất rỗng)



Khó khăn khi phân tích

 Gặp các luật có nhiều lựa chọn ở vế phải như:

A  1 | 2 | 3 |  k , k  2

 Giải quyết: có hai chiến lược:

1 Phân tích quay lui (backtrack): ta thử lần lượt các  i

(1  i  k ) để tìm  i thích hợp Rất tốn thời gian.

2 Phân tích không quay lui (without-backtrack) Trong việc tìm sản xuất thích hợp, ta biết cách xác định sản xuất duy nhất thích hợp mà không cần phải thử các sản xuất khác Các phương pháp phân tích như vậy gọi là phân tích tất định (deterministic parsing).

Phân tích Top-Down

Chuẩn bị:

 Với một VPPNC cho trước, đánh dấu mọi lựa chọn trong từng sản xuất Ví dụ: nếu các sản xuất dạng SaSbS | aS | c thì aSbS là lựa

chọn thứ nhất, aS là lựa chọn thứ hai và c là lựa chọn cuối của sản xuất S

 Dùng một con trỏ chỉ đến xâu vào Ký hiệu trên xâu vào do con trỏ chỉ đến gọi là ký hiệu vào hiện tại Vị trí đầu tiên của con trỏ là ký hiệu bên trái nhất của xâu vào

Phân tích Top-Down (tiếp)

Tiến hành các bước đệ quy sau:

 Nếu nút đang xét là một nút ký hiệu không kết thúc A thì lấy lựa chọn đầu tiên, ký hiệu là X1 Xk Lại lấy

nút X1 làm nút đang xét Trường hợp k = 0 (sản xuất

) thì lấy nút ngay bên phải A làm nút đang xét.

 Nếu nút đang xét là nút ký hiệu kết thúc a, thì so

sánh nó với ký hiệu vào hiện tại:

 Nếu giống nhau thì lấy nút ngay bên trái a làm nút đang xét

và chuyển con trỏ xâu vào sang bên phải một ký hiệu.

 Nếu a không giống thì quay lại nút do sản xuất trước tạo ra, điều chỉnh lại con trỏ xâu vào nếu cần thiết, sau đó ta lại thử lựa chọn tiếp theo Nếu không còn lựa chọn nào nữa thì lại

Ví dụ

 VPPNC G=(, , P, S)

 P: SaSbS | aS | c

S (a)

Ví dụ

 VPPNC G=(, , P, S)

 P: SaSbS | aS | c

S

c

c

Hà nộ i Lạ ng Sơn

Cao Bằ ng Hà Giang

Lai Châu

Sơn La Thái Nguyên

Hải Phòng Nam Định Thanh Hoá

Phan Thiế t Phan Rang Nha Trang

Vinh

Đồ ng Hới

Huế Đà Nẵ ng

Quảng Ngãi Qui Nhơn

Phân tích Bottom-Up

bắt đầu từ lá cố gắng xây dựng thành cây bằng cách hướng lên gốc.

tích gạt thu gọn (shift-reduce parsing).

Ví dụ

 SAB, Aab,

Baba

 ababa

S

Thời gian, bộ nhớ và độ phức tạp của top-down & bottom-up

 Với xâu vào w có độ dài n, độ phức tạp của thuật toán cn

 Hình dung:

 c = 3, n = 20

 3 n = 3 20 = trên 3 tỷ.

 Với máy tính có khả năng thực hiện được 1000

phép xét từ tố mỗi giây, tổng thời gian cần để

phân tích mỗi một câu lệnh này là 3tỷ

/1000/60/60 > 80 giờ.

Phát hiện lỗi

 Nếu một chương trình dịch chỉ phải dịch các chương trình máy tính viết đúng thì thiết kế

và hoạt động của nó sẽ rất đơn giản

 Một chương trình dịch tốt phải phát hiện,

định vị, phân loại được tất cả các lỗi để giúp

đỡ người viết

 Người thiết kế chương trình dịch phải tự

quyết định bắt và báo lỗi như thế nào

Phát hiện lỗi (tiếp)

Giai đoạn phân tích cú pháp phát hiện và khắc phục được khá nhiều lỗi do:

 Nhiều loại lỗi khác nhau đồng thời cũng là lỗi

cú pháp Ví dụ lỗi do chuỗi từ tố từ bộ phân tích từ vựng không theo thứ tự của luật văn phạm của ngôn ngữ lập trình

 Nhờ sự chính xác của các phương pháp phân tích

Các chiến lược phục hồi lỗi