Лабораторная работа № 5 Построение простейшего дерева вывода

Цель работы: изучение основных понятий теории грамматик простого и операторного предшествования, ознакомление с алгоритмами синтаксического анализа (разбора) для некоторых классов КС-грамматик, получение практических навыков создания простейшего синтаксического анализатора для заданной грамматики операторного предшествования.

Для выполнения лабораторной работы требуется написать программу, которая выполняет лексический анализ входного текста в соответствии с заданием, порождает таблицу лексем и выполняет синтаксический разбор текста по заданной грамматике с построением дерева разбора. Текст на входном языке задается в виде символьного (текстового) файла. Допускается исходить из условия, что текст содержат не более одного предложения входного языка. Программа должна выдавать сообщения о наличие во входном тексте ошибок.

Рекомендуется программу разбить на три составные части: лексический анализ, построение цепочки вывода и построение дерева вывода. Лексический анализатор должен выделять в тексте лексемы языка и заменять их на терминальный символ грамматики (который в задании обозначен как “ a ”). Полученная после лексического анализа цепочка должна во второй части программы рассматриваться в соответствии с алгоритмом разбора. При неудачном завершении алгоритма выдается сообщение об ошибке, при удачном – строится цепочка вывода. После построения цепочки вывода на ее основе строится дерево разбора, в котором символы a последовательно заменяются на лексемы из таблицы лексем.

Длину идентификаторов и строковых констант считать ограниченной 32 символами. Программа должна допускать наличие комментариев неограниченной длины во входном файле. Форму организации комментариев предлагается выбрать самостоятельно.

Краткие теоретические сведения

По иерархии грамматик Хомского выделяют 4 основные группы языков (и описывающих их грамматик). При этом наибольший интерес представляют регулярные и контексно-свободные (КС) грамматики и языки. Они используются при описании синтаксиса языков программирования. С помощью регулярных грамматик можно описать лексемы языка - идентификаторы, константы, служебные слова и прочие. На основе КС-грамматик строятся более крупные синтаксические конструкции - описания типов и переменных, арифметические и логические выражения, управляющие операторы, и, наконец, полностью вся программа на исходном языке.

Входные цепочки регулярных языков распознаются с помощью конечных автоматов (КА). Они лежат в основе сканеров, выполняющих лексический анализ и выделение слов в тексте программы на входном языке. Результатом работы сканера является преобразование исходной программы в список или таблицу лексем. Дальнейшую ее обработку выполняет другая часть компилятора - синтаксический анализатор. Его работа основана на использовании правил КС-грамматики, описывающих конструкции исходного языка.

Взаимодействие лексического и синтаксического анализатора рассматривалось в предыдущей лабораторной работе, здесь же будем изучать алгоритмы, лежащие в основе синтаксического анализа. Перед синтаксическим анализатором стоят две основные задачи: проверить правильность конструкций программы, которая представляется в виде уже выделенных слов входного языка, и преобразовать ее в вид, удобный для дальнейшей семантической (смысловой) обработки и генерации кода. Одним из таких способов представления является дерево синтаксического разбора.