Bg chuong trinh dich chuong 3

1

BÀI GIẢNG

CHƯƠNG TRÌNH DỊCH

Bộ môn khoa học máy tính

Trang 2

Chương 3: Phân tích cú pháp

1. Các chiến lược phân tích

2. Phân tích top-down

3. Phân tích bottom-up

4. Phân tích bảng CYK

5. Phân tích LL

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Trang 3

1. Các chiến lược phân tích

Sử dụng văn phạm phi ngữ cảnh (VPPNC) để

biểu diễn cú pháp của NNLT

Cơ sở phân tích cú pháp đối với VPPNC là bài

toán thành viên: Cho G = (VT, VN, S, P), L(G) = {w VT*: S * w}, xâu

vào w

Câu hỏi: wL(G) ???

Trang 4

1. Các chiến lược phân tích

Chiến lược phân tích top-down: Quá trình xây dựng cây phân tích cú pháp theo lối từ

gốc đến lá.

Xuất phát từ gốc là ký tự bắt đầu, cố gắng áp dụng

các sản xuất để xây dựng một cây có tập các nhãn

của lá từ trái qua phải là xâu vào

Trang 5

1. Các chiến lược phân tích

Chiến lược phân tích bottom-up Xuất phát từ các lá có nhãn là các ký tự của xâu vào,

ta cố gắng áp dụng các sản xuất để xây dựng các nút

trong.

Nếu xây dựng được một nút gốc là ký tự bắt đầu thì

được cây suy dẫn cho xâu vào

Trang 6

1. Các chiến lược phân tích

Có 2 phương pháp Phân tích quay lui: trong quá trình xây dựng cây cú

pháp thực hiện thử lần lượt, có bước quay lại để thử

sản xuất khác

Phân tích tất định: trong quá trình xây dựng cây cú

pháp ta luôn lựa chọn đúng sản xuất cần dùng.

Trang 7

2. Phân tích top-down

Input: Văn phạm G=(VT,VN,S,P), một xâu vào x

Output: Cây suy dẫn cho xâu vào x hoặc trả lời

x không được đoán nhận

Thuật toán: đánh số các sản xuất 1, 2, 3… Bước 1: Xây dựng một cây chỉ có nút S làm gốc, gọi

S là nút hoạt động và ký hiệu cần phân tích là ký

hiệu đầu tiên trên xâu vào.

Trang 8

2. Phân tích top-down

Bước 2: Nếu nút hoạt động là một kí hiệu không kết thúc A:

Chọn sản xuất đầu tiên có A làm vế trái để tạo ra k con

trực tiếp của A (AX1X2…Xk), sau đó lấy X1 làm nút

hoạt động.

Nếu k = 0 (A) thì nút hoạt động là nút bên phải của A

trên cây.

Trang 9

2. Phân tích top-down

Bước 2: Nếu nút hoạt động là kí hiệu kết thúc a thì sẽ so sánh

a với kí hiệu cần phân tích: Trùng nhau: nút hoạt động là nút bên phải của a trên

cây và kí hiệu cần phân tích là kí hiệu tiếp theo trên xâu

vào.

Không trùng: quay lại 1 bước để thử một sản xuất

khác. Nếu tất cả sản xuất đã được thử thì quay lại

bước trước đó.

Trang 10

2. Phân tích top-down

Quá trình dừng lại khi: Tạo ra cây suy dẫn cho xâu vào

Thử hết khả năng nhưng không xây dựng lên cây suy

dẫn. Tức là xâu không được đoán nhận

Điều kiện dừng: văn phạm không có đệ qui trái

Trang 11

2. Phân tích top-down

Ví dụ: Cho văn phạm sau S cAd

A ab | a

Xâu vào là cad

Đánh số sản xuất: (1) : S cAd

(2) : A ab

(3) : A a

Trang 12

2. Phân tích top-down

Quá trình phân tích top-down

Trang 13

3. Phân tích bottom-up

Đây là phương pháp gạt thu gọn (shift Reduce

Parsing).

Sử dụng Stack S dùng để chứa kí hiệu của văn

phạm cần phân tích.

Mỗi bước thực hiện một trong hai hành động gạt

hoặc thu gọn. Luôn thử thu gọn trước khi gạt

Trang 14

3. Phân tích bottom-up

Input: Văn phạm G không có -sản xuất và

A + A, xâu vào x

Output: x có được đoán nhận hay không?

Thuật toán: Bước 1: Gạt ký tự đầu tiên của xâu x vào Stack S

Bước 2: Lặp Xét mọi xâu có thể trên đỉnh Stack. Ví dụ: Stack có

abcd d, cd, bcd, abcd.

Trang 15

3. Phân tích bottom-up

Nếu tồn tại A thì thực hiện thu gọn: Lấy tất cả các ký hiệu của xâu trong Stack.

Đẩy ký hiệu A vào Stack.

Trong trường hợp có nhiều xâu cùng thỏa mãn thì

đánh số để thử lần lượt.

Nếu không thể thu gọn thì gạt ký hiệu tiếp theo trên

xâu vào x vào Stack.

Trang 16

3. Phân tích bottom-up

Nếu đã gạt hết ký hiệu trên x mà trong Stack

không phải còn S thì quay lui lại địa chỉ sau cùng

mà ở đó đã tiến hành thu gọn (khôi phục hiện

trạng xâu vào, Stack tại thời điểm trước khi thu

gọn)

Nếu còn một thu gọn nào khác có thể thì sẽ tiến

hành thử theo thu gọn đó.

Trang 17

3. Phân tích bottom-up

Thuật toán dừng khi đã gạt hết các ký hiệu trên

xâu vào và trong Stack chỉ có một ký hiệu S. Khi

đó ta kết luận xâu vào x được đoán nhận.

Ngược lại, khi thử hết các trường hợp mà trong

Stack không chứa chỉ S thì kết luận xâu x không

được đoán nhận.

Trang 18

3. Phân tích bottom-up

Ví dụ: Cho văn phạm S aABe

A Abc | b

B d

Xâu vào: abbcde

Trang 19

Trang 20

4. Phân tích bảng CYK

Dạng chuẩn Chomsky VPPNC ở dạng chuẩn Chomsky nếu mọi sản xuất

có dạng A BC hoặc A a Mọi văn phạm không chứa - sản xuất thì đều có

thể chuyển về dạng chuẩn Chomsky.

Trang 21

4. Phân tích bảng CYK

Mô tả bảng: mỗi ô trong bảng chứa một tập các

kí hiệu không kết thúc.

Xâu vào x = a1a2…an

Nếu xL(G) S T1n

*ij N i j+i-1T = X V | X a ...a

*1n N 1 nT = X V | X a ...a

Trang 22

4. Phân tích bảng CYK

i - chỉ số cột

đứng trước

j – chỉ số dòng

đứng sau

i

j

112

2 3

34

4

T14

Trang 23

4. Phân tích bảng CYK

Thuật toán xây dựng bảng: Bước 1: Xây dựng hàng 1 ( j = 1)

Bước 2: Giả thiết đã xây dựng được các hàng 1, 2, 3, …, j -1. Xây dựng hàng j

Bước 3: Lặp lại bước 2 cho đến khi tính được T1n

i1 N iT = X V | X a P

ij N ik i+k,j-kT = X V | k [1.. j - 1]: B T , C T , X BC P

Trang 24

4. Phân tích bảng CYK

i

j

112

2 3

34

4

Trang 25

4. Phân tích bảng CYK

Ví dụ: Cho văn phạm S AA | AS | b

A SA | AS | a

Xâu vào abaab.

Trang 26

4. Phân tích bảng CYK

Thuật toán xây dựng cây phân tích Thủ tục Gen(i, j, A) viết ra dãy sản xuất trong suy dẫn

A * aiai+1…ai+j-1

Gọi thủ tục Gen(1, n, S)

Cây suy dẫn là cây suy dẫn trái nhất

Trang 27

4. Phân tích bảng CYK Thuật toán xây dựng cây phân tích

Trang 28

4. Phân tích bảng CYK

Ví dụ:

S AA | AS | b

A SA | AS | a

Trang 29

4. Phân tích bảng CYK

Ví dụ:

(1) S AA

(2) S AS

(3) S b

(4) A SA

(5) A AS

(6) A a

Dãy sản xuất: 1 6 4 3 5 6 2 6 3

Trang 30

4. Phân tích bảng CYK

Ví dụ: Dãy sản xuất: 1 6 4 3 5 6 2 6 3

S AA aA aSA

abA abAS abaS

abaAS abaaS abaab

Trang 31

5. Phân tích LL

Cơ sở của phân tích LL(k) dựa trên phương

pháp phân tích top-down và máy ôtômát đẩy

xuống

Mô hình:

Trang 32

5. Phân tích LL

Bảng phân tích M là mảng hai chiều: Mỗi dòng tương ứng với một kí hiệu không kết thúc

Mỗi cột tương ứng với một kí hiệu kết thúc

Tại ô dòng A, cột a: ghi sản xuất vế trái là A, vế phải

là một xâu có thể suy dẫn ra một dạng câu đứng đầu

là a.

Trang 33

5. Phân tích LL

Thuật toán phân tích LL(1) Input: bảng phân tích M, xâu vào x

Output: Cây phân tích cho x hoặc lỗi

Các bước thuật toán: Bước 1: Đẩy lần lượt 2 kí hiệu $, S (kí tự đầu) vào

Stack. Thêm $ vào cuối xâu x. Kí tự đang xét là kí tự

đầu của xâu x.

Trang 34

5. Phân tích LL

Các bước thuật toán: [Lặp] Bước 2: X là kí hiệu trên đỉnh Stack, a là kí hiệu

đang xét Nếu X = a = $ Thành công

Nếu X = a $: Lấy X khỏi Stack, kí hiệu đang xét là kí

hiệu tiếp theo trên xâu vào

Nếu X là kí hiệu không kết thúc: Xét ô M[X, a] được

sản xuất X Y1Y2…Yk thì:

• Lấy X khỏi Stack

• Đẩy Yk, …, Y1 vào Stack

Trang 35

5. Phân tích LL

Ví dụ: cho bảng phân tích sau:

Xâu vào a + a*a

Trang 36

5. Phân tích LL

Quá trình phân tích

Trang 37

5. Phân tích LL

Định nghĩa First và Follow First() là tập các kí hiệu kết thúc bắt đầu các xâu

suy dẫn được từ . Nếu * thì First()

Follow(A) là tập các kí hiệu kết thúc mà có thể đứng

ngay bên phải A trong một dạng câu

Trang 38

5. Phân tích LL

Trang 39

5. Phân tích LL

Tính First của một ký hiệu (1) Nếu X là ký hiệu kết thúc thì First(X) = {X}

(2) Nếu X là một sản xuất thì First(X)

(3) Nếu X Y1Y2…Yk là một sản xuất:

First(Y1) \{} First(X)

Nếu First(Yj) (j<i) First(Yi)\{} First(X).

Nếu First(Yi) (i = 1, 2, …, k) thì First(X).

Lặp lại các quy tắc trên cho đến khi không thêm được

gì vào First(X)

Trang 40

5. Phân tích LL

Tính First của một xâu = X1X2…Xk

First(X1) \{} First()

Nếu First(Xj) (j<i) First(Yi)\{} First().

Nếu First(Xi) (i = 1, 2, …, k) thì First().

Trang 41

5. Phân tích LL

Tính Follow(A). (1) Đặt $ vào Follow(A) với A là k hiệu bắt đầu

(2) BA (với ) thì First()\{} Follow(A).

(3) BA (hoặc BA với First()) thì Follow(B)

Follow(A).

Lặp lại các quy tắc trên cho đến khi không

thêm được gì vào Follow(A)

Trang 42

5. Phân tích LL

Ví dụ: Cho văn phạm sau: E TE’

E’ +TE’ | T’ *FT’ | T FT’

F (E) | a

Tính First và Follow của các kí hiệu không kết

thúc

Trang 43

5. Phân tích LL

Ví dụ: Tính First

Trang 44

5. Phân tích LL

Tính Follow

Trang 45

5. Phân tích LL

Định nghĩa văn phạm LL(1)

Một VPPNC là LL(1) khi thỏa 2 điều kiện sau: Nếu A | là hai sản xuất phân biệt thì

First()First() = Nếu A * thì First(A) Follow(A) =

Ví dụ: văn phạm ở ví dụ trên là LL(1)

Trang 46

5. Phân tích LL

Thuật toán lập bảng phân tích

1. Đối với mỗi sản xuất A thực hiện bước 2 và 3

2. Đối với mỗi ký hiệu kết thúc a First(), thêm A

vào M[A, a]

3. Nếu First(), thêm A vào M[A, b] với b

Follow(A).

4. Đặt tất cả các vị trí còn lại của bảng là lỗi.

Trang 47

5. Phân tích LL

Ví dụ: với văn phạm cho ở trên, ta có bảng:

Trang 48

5. Phân tích LL

Định nghĩa văn phạm LL(1)

Một VPPNC là LL(1) khi mỗi ô trong bảng phân

tích không chứa quá một sản xuất.

Ví dụ: Văn phạm cho trong ví dụ trên là LL(1)

Trang 49

5. Phân tích LL

Ví dụ: S A | B

A aA | b

B aB | c

Văn phạm này không là LL(1) vì First(A) First(B) = {a}

Trang 50

5. Phân tích LL

Ví dụ: S Aa

A aA |

Văn phạm này không là LL(1) vì A First(A) Follow(A) = {a}

Trang 51

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Văn phạm cần phân tích phải là LL(1)

Ta thực hiện xây dựng sơ đồ cú pháp cho từng

sản xuất trong văn phạm

Viết từng thủ tục phân tích cho các ký hiệu

không kết thúc của văn phạm

Trang 52

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Xây dựng sơ đồ cú pháp Với a là ký hiệu kết thúc

Với A là ký hiệu không kết thúc

a

A

a

A

Trang 53

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Xây dựng sơ đồ cú pháp A 1 | 2 |…| n

Trang 54

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Xây dựng sơ đồ cú pháp : X1X2…Xn

: {X}

Trang 55

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Ví dụ: xây dựng sơ đồ cú pháp cho văn phạm

S T A

A + T A |

T F B

B * F B |

F (S) | a

Trang 56

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Viết chương trình

Thủ tục getch() đọc một kí hiệu lưu vào biến ch

a

A

If ch=‘a’ then getch()

Else Error

A; //gọi thủ tục phân tích A

If ch in First(1) then T(1)

Else if ch in First(2) then T(2)

….

Else if ch in First(n) then T(n)

Trang 57

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Begin T(X1); T(X2); ... T(Xn); End;

While ch in First(X) do T(X)

Chương trình chính Begin

Getch(); S; {S kí tự đầu}

End.

Viết chương trình

Trang 58

6. Phân tích đệ quy trên xuống

Ví dụ:

Procedure S Procedure F;

Procedure B;

Procedure T;

Procedure A;

Trang 59

6. Phân tích đệ quy trên xuống Ví dụ: Procedure S; Begin T; A; End; Procedure A; Begin if ch = ‘+’ then Begin getch(); T; A; End; End;

Trang 60

6. Phân tích đệ quy trên xuống Ví dụ: Procedure B Begin if ch = ‘*’ then Begin getch(); F; B; End; End; Procedure T; Begin F; B; End;

Trang 61

6. Phân tích đệ quy trên xuống Ví dụ: Procedure F; Begin if ch=‘(‘ then Begin getch(); S; If ch = ‘)’ then getch() Else Error; End Else if ch=‘a’ then getch() else Error; End;