Разработка синтаксического распознавателя вычисляемого оператора перехода языка FORTRAN

Синтаксический распознаватель вычисляемого оператора перехода языка FORTRAN.

Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации.

Новосибирский Государственный

Технический Университет.



Курсовая работа по системному программированию.



Разработка синтаксического распознавателя вычисляемого оператора перехода языка FORTRAN.

Факультет: АВТ.

Кафедра: АСУ.

Группа: А-513.

Студент: Борзов Андрей Николаевич.

Преподаватель: Шорников Юрий Владимирович.

Ассистент: Панова Вера Борисовна.

Дата: 19 мая 1997 года.

Отметка о защите: _______________________________







Новосибирск – 1997.


Язык оператора.

Язык вычисляемого оператора перехода языка FORTRAN.



GOTO МЕТКАКОНСТАНТААРИФМЕТИЧЕСКОЕ ВЫРАЖЕНИЕ



МЕТКА           – Идентификатор



КОНСТАНТА – ЦЕЛОЕ БЕЗ ЗНАКА



АРИФМЕТИЧЕСКОЕ ВЫРАЖЕНИЕ – ВЫРАЖЕНИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ В СЕБЕ ОПЕРАЦИИ *, /, -, +, **, А ТАКЖЕ ( ).



** – ВОЗВЕДЕНИЕ В СТЕПЕНЬ.




Грамматика языка.



G[<ОПЕРАТОР>]:

<ОПЕРАТОР>  GOTO <ВЫРАЖЕНИЕ>

<ВЫРАЖЕНИЕ>  Т <ВЫРАЖЕНИЕ>+Т  <ВЫРАЖЕНИЕ>Т

Т  О ТО  Т/О ТО

О (<ВЫРАЖЕНИЕ>) <ИДЕНТИФИКАТОР> <ДБЗ>

<ИДЕНТИФИКАТОР>  Б{Б Ц}[]

<ДБЗ>  Ц{Ц}[.Ц{Ц}][]



Т

–

ТЕРМ

О

–

ОПЕРАНД

Б

–

БУКВА

Ц

–

ЦИФРА

ДБЗ

–

ДРОБНОЕ БЕЗ ЗНАКА



–

КОНЕЦ СТРОКИ (пусто)

**

–

ВОЗВЕДЕНИЕ В СТЕПЕНЬ




Классификация грамматики.



Данная грамматика G[<ОПЕРАТОР>], согласно классификации Хомского, является контекстно-свободной, так как правая часть каждой редукции начинается либо с терминального символа, либо с нетерминального, принадлежащего объединённому словарю.

A  a, AVn, aV.



Грамматика G[<ОПЕРАТОР>] не является автоматной, так как не все её редукции начинаются с терминального символа. По этой же причине данная грамматика не является S - грамматикой.




Метод анализа.



Для данной грамматики реализован разбор методом рекурсивного спуска, поскольку она относится к классу контекстно-свободных.

	Идея метода состоит в том, что каждому нетерминальному символу ставится в соответствие определённая программная единица (функция), которая распознаёт цепочку, порождаемую этим нетерминалом.

	Эти процедуры и функции вызываются в соответствии с правилами грамматики и иногда вызывают сами себя.



	Данный метод реализован на языке C++, поскольку он обладает рекурсивными возможностями.




Диагностика и нейтрализация ошибок.



Для данной грамматики производится только диагностика и нейтрализация ошибок. Исправление ошибок не производится.

Нейтрализация ошибок осуществляется по методу Айронса, то есть, спускаясь по синтаксическому дереву без возврата по контексту, при обнаружении тупиковой ситуации отбрасываются те литеры (символы), которые привели в тупиковую ситуацию и разбор продолжается.




Тестирование.



Протокол работы синтаксического распознавателя вычисляемого оператора перехода языка FORTRAN.



GOTO A+B-DD**(CC/(23+34**R))+Y*((C))



AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'A' с кодом 65.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа A.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '+' с кодом 43.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'B' с кодом 66.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа B.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '-' с кодом 45.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'D' с кодом 68.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа D.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'D' с кодом 68.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '*' с кодом 42.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '*' с кодом 42.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '(' с кодом 40.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'C' с кодом 67.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа C.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'C' с кодом 67.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '/' с кодом 47.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '(' с кодом 40.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '2' с кодом 50.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа 2.

FLOAT   - Проверка на Дробное Без Знака с цифры 2.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '3' с кодом 51.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '+' с кодом 43.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '3' с кодом 51.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа 3.

FLOAT   - Проверка на Дробное Без Знака с цифры 3.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '4' с кодом 52.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '*' с кодом 42.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '*' с кодом 42.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'R' с кодом 82.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа R.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ ')' с кодом 41.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ ')' с кодом 41.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '+' с кодом 43.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'Y' с кодом 89.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа Y.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '*' с кодом 42.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '(' с кодом 40.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ '(' с кодом 40.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'C' с кодом 67.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа C.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ ')' с кодом 41.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ ')' с кодом 41.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ NULL с кодом 0.





GOTO A



AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ 'A' с кодом 65.

T     - Проверка на Терм.

O     - Проверка на Операнд.

IDENT - Проверка на Идентификатор с символа A.

SCAN  - Сканирование. Текущий символ NULL с кодом 0.








Листинг программы.

//

//	FILE "KURSOVIK.CPP".

//

//	ВАРИАHТ № 3.

//

//	Оператор перехода вычисляемый языка FORTRAN.

//

//	Кафедра: АСУ.

//	Группа: А-513.

//	Студент: Борзов Андрей Hиколаевич.

//	Преподаватели:	кандидат технических наук, доцент Шорников Юрий Владимирович,

//			ассистент Панова Вера Борисовна.

//	Дата: 29 апреля 1997г.

//

//	Подключаемые файлы.

//

#include<string.h>

#include<conio.h>

#include<stdio.h>

#include<dos.h>

#include<stdlib.h>

#include<ctype.h>

#include<time.h>

#include"keyboard.h"

//

//	Макроопределения.

//

#define	ERROR			0		// Код ошибки.

#define	COL_STR		20		// Максимальное количество строк.

#define	STR_LEN		35		// Длина строки.

#define	MAX_STR_LEN		255		// Максимальная длина строки.

#define	FILENAME		"TEST.TXT"	// Имя файла, открываемого по умолчанию.

#define	YES			1

#define	NO			2

#define	OK			3

//#define TEST			// Определено, если включен отладочный режим.

//

//	Прототипы функций.

//

int	I_ReadKey(void);			// Опрос клавиатуры.

void	Welcome(void);				// Экран при старте программы.

void	Menu(void);				// Меню.

void	Help(void);				// Помощь.

void	MyExit(int=0);				// Корректный выход из программы.

void	Beep(int=500,int=100);			// Звуковой сигнал.

void	Usage(void);				// Использование программы.

int	OpenFile(void);				// Открытие файла.

void	DrawBox(int,int,int,int,char*);		// Рисует рамку с заголовком.

void	PrintText(void);				// Печатает основной текст.

void	Screen(void);				// Перерисовка экрана.

void	Compile(void);				// Компиляция.

void	Message(int);				// Вывод сообщений об ошибках.

void	MyPuts(char*,int);			// Аналог puts(char*);.

void	Language(void);				// Язык оператора.

void	Grammar(void);				// Грамматика языка.

void	GetFilename(void);			// Запрос имени файла для открытия.

int	ScanStr(char*);				// Поиск GOTO.

int	Scaner(char*);				// Обработка строки.

void	Scan(void);				// Сканирование следующего символа.

void	Delspace(char*);				// Удаление ненужных пробелов в строке.

int	AB(void);				// Реализация нетерминала <АВ>.

int	T(void);					// Реализация нетерминала <Т>.

int	O(void);					// Реализация нетерминала <О>.

int	IDENT(void);				// Реализация нетерминала <IDENT>.

int	FLOAT(void);				// Реализация нетерминала <FLOAT>.

void	Error(int=0,char* ="");			// Обработка ошибки.

//

//	Глобальные переменные.

//

char	filename[MAX_STR_LEN];		// Имя файла.

char	*text[COL_STR+1];			// Массив указателей на строки текста.

char	screen[4096];				// Буфер под копию экрана.

char	mes[21][20][80];				// Массив под сообщения об ошибках.

char	nx;					// Текущий символ.

int	pos;					// Текущая позиция в строке.

char	STR[80];				// Сканируемая строка.

int	ERR1;					// Счетчик страниц в массиве ошибок.

int	ERR2;					// Счетчик строк в массиве ошибок.

FILE	*errors;					// Дескриптор файла.

//

//	Функция MAIN.

//

void main(int argc,char* argv[])

	{

	textcolor(LIGHTGRAY);

	textbackground(BLACK);

	_setcursortype(_NOCURSOR);

	clrscr();

	if(argc>2)

		{

		Usage();

		MyExit();

		}

	if(argc==2)

		strcpy(filename,argv[1]);

	else

		{

		Welcome();

		gettext(20,7,60,17,screen);

		GetFilename();

		}

	while(OpenFile())

		{

		puttext(20,7,60,17,screen);

		GetFilename();

		}

	Menu();

	}

//

//	Вывод сообщений об ошибках.

//

void Message(int j)

	{

	window(42,3,79,23);

	textcolor(BLUE);

	textbackground(CYAN);

	clrscr();

	for(int i=0;i<COL_STR && mes[j][i][0]!=NULL;i++)

		cprintf("%-30s\r\n",mes[j][i]);

	}

//

//	Гpамматика языка.

//

void Grammar(void)

	{

	window(1,25,80,25);

	textattr(112);

	MyPuts(" ~F1~ Help  ~F2~ Grammar  ~F3~ Language  ~F9~ Compile  ~F10~ Quit  ~Alt-X~

Quit  ~Esc~ Quit",DARKGRAY);

	window(10,5,70,20);

	textcolor(WHITE);

	textbackground(MAGENTA);

	clrscr();

	DrawBox(2,1,60,16,"Гpамматика языка");

	window(12,6,78,19);

	textcolor(YELLOW);

	cputs("\r\n");

	cputs(" 1. <Опеpатоp> -> GOTO <Выpажение>\r\n");

	cputs(" 2. <Выpажение> -> T | <Выpажение>+T | <Выpажение>-T\r\n");

	cputs(" 3. T -> O | T*O | T/O | T**O\r\n");

	cputs(" 4. O -> (<Выpажение>) | <Идентификатоp> | <ДБЗ>\r\n");

	cputs(" 5. <Идентификатоp> -> Б{Б|Ц}[]\r\n");

	cputs(" 6. <ДБЗ> -> Ц{Ц}[.Ц{Ц}][]\r\n\n");

	cputs(" T     - Теpм;\r\n");

	cputs(" O     - Опеpанд;\r\n");

	cputs(" Б     - Буква;\r\n");

	cputs(" Ц     - Цифpа;\r\n");

	cputs(" ДБЗ   - Дробное Без Знака;\r\n");

	cputs(" **    - возведение в степень.");

	I_ReadKey();

	}

//

//	Язык оператора.

//

void Language(void)

	{

	window(1,25,80,25);

	textattr(112);

	MyPuts(" ~F1~ Help  ~F2~ Grammar  ~F3~ Language  ~F9~ Compile  ~F10~ Quit  ~Alt-X~

Quit  ~Esc~ Quit",DARKGRAY);

	window(20,8,60,18);

	textcolor(WHITE);

	textbackground(GREEN);

	clrscr();

	DrawBox(2,1,40,11,"Язык оператора");

	window(22,9,58,17);

	textcolor(BLACK);

	cputs("\r\n");

	cputs(" GOTO  CONST | VAR | АВ\r\n\n");

	cputs(" CONST - Дробное без знака,\r\n");

	cputs(" VAR   - идентификатоp,\r\n");

	cputs(" АВ    - аpифметическое выpажение.");

	I_ReadKey();

	}

//

//	Компиляция.

//

void Compile(void)

	{

	static int compile=0;

	window(1,25,80,25);

	textattr(112);

	MyPuts(" ~F1~ Help  ~F2~ Grammar  ~F3~ Language  ~F9~ Compile  ~F10~ Quit  ~Alt-X~

Quit  ~Esc~ Quit",DARKGRAY);

	window(20,8,60,18);

	textcolor(WHITE);

	textbackground(RED);

	clrscr();

	DrawBox(2,1,40,11,"Компиляция");

	window(22,9,58,17);

	textcolor(YELLOW);

	cputs("\r\n");

	if(compile>0)

		{

		cputs(" Текст УЖЕ откомпилирован!!!");

		Beep(900,1000);

		return;

		}

	errors=fopen("PROTOCOL.TXT","wt");

	cputs(" Идет компиляция.\r\n\n Пожалуйста, подождите...");

#ifdef TEST

window(1,1,80,25);

textattr(78);

clrscr();

#endif

	fprintf(errors,"/*******************************************************\n");

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	fprintf(errors,"   Протокол работы синтаксического распознавателя вычисляемого \n");

	fprintf(errors,"                         оператора перехода языка FORTRAN.                       \n");

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	for(int i=0;text[i] != NULL;i++)

		Scaner(text[i]);

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	fprintf(errors,"                                       КОНЕЦ.                                                        \n");

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	fprintf(errors,"*******************************************************/\n");

	Beep(900,100);

	compile++;

	}

//

//	Обработка строки.

//

int Scaner(char* string)

	{

	char tmpstr[STR_LEN];

	strcpy(tmpstr,string);

	Delspace(tmpstr);

	ScanStr(tmpstr);

	return 0;

	}

//

//	Поиск в строке оператора GOTO.

//

int ScanStr(char* string)

	{

	int j;

	int i=0;

	int k=0;

	static int a=0;

	char tmp[80];

	char label=NO;

	strcpy(STR,string);

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	fprintf(errors,"%s\n",string);

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	do

		{

		tmp[0]=NULL;

		j=0;

		while(!isspace(string[k++]) && string[k-1]!=NULL)

			{

			tmp[j++]=string[k-1];

			}

		tmp[j]=NULL;

		if((strcmp(tmp,"GOTO") != 0) && !isdigit(tmp[0]))

			{

#ifdef TEST

cprintf("Не определен идентификатор %s.\r\n",tmp);

#endif

			ERR1=a;

			ERR2=i;

			i++;

			Error(5,tmp);

			}

		else if(!isdigit(tmp[0]))

			{

			label=YES;

			ERR1=a;

			ERR2=i;

			pos=k;

			while(AB()!=OK);

			break;

			}

		}

	while(string[k] != NULL);

	if(label==NO)

		{

#ifdef TEST

cprintf("Не найден оператор GOTO.\r\nСтрока разбору не подлежит.\r\n");

#endif

		Error(6);

		}

	a++;

	return(OK);

	}

//

//	Удаление в строке пробелов.

//

void Delspace(char* string)

	{

	char str[STR_LEN];

	int j=0;

	int i=0;

	while(isspace(string[i]) && string[i] != NULL)

		i++;

	for(;string[i] != NULL;i++)

		{

		if(islower(string[i]))

			string[i]=toupper(string[i]);

		str[j++]=string[i];

		}

	str[j]=NULL;

	sprintf(string,"%s",str);

	string[j-1]=NULL;

#ifdef TEST

textattr(30);

clreol();

cputs(string);

textattr(78);

cputs("\r\n");

#endif

	}

//

//	Реализация нетерминала <Арифметическое Выражение>.

//

int AB(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.\r\n");

#endif

	fprintf(errors,"AB    - Проверка на Арифметическое Выражение.\n");

	Scan();

	T();

	if(nx=='+')

		{

		AB();

		}

	else if(nx=='-')

		{

		AB();

		}

	if(nx==NULL)

		return(OK);

	else if(nx!='*' && nx!='/' && nx!=')')

		Error(1);

	return(YES);

	}

//

//	Реализация нетерминала <Терм>.

//

int T(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("T     - Проверка на Терм.\r\n");

#endif

	fprintf(errors,"T     - Проверка на Терм.\n");

	O();

	if(nx=='/')

		{

		Scan();

		T();

		}

	else if(nx=='*')

		{

		Scan();

		if(nx=='*')

			{

			Scan();

			T();

			}

		else T();

		}

	if(nx==NULL)

		return(OK);

	else if(nx!='+' && nx!='-' && nx!=')')

		Error(2);

	return(OK);

	}

//

//	Реализация нетерминала <Операнд>.

//

int O(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("O     - Проверка на Операнд.\r\n");

#endif

	fprintf(errors,"O     - Проверка на Операнд.\n");

	if(nx=='(')

		{

		AB();

		if(nx!=')')

			Error(3);

		else

			{

			Scan();

			return(OK);

			}

		}

	else	

if(IDENT() == NO)

			{

			if(FLOAT() == NO)

				Error(4);

			}

	return(OK);

	}

//

//	Реализация нетерминала <Идентификатор>.

//

int IDENT(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("IDENT - Проверка на Идентификатор с символа %c.\r\n",nx);

getch();

#endif

	fprintf(errors,"IDENT - Проверка на Идентификатор с символа %c.\n",nx);

	if(isalpha(nx))

		{

		while(isalpha(nx) || isdigit(nx))

			Scan();

		return(YES);

		}

	return(NO);

	}

//

//	Реализация нетерминала <Дробное Без Знака>.

//

int FLOAT(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("FLOAT   - Проверка на Дробное Без Знака с цифры %c.\r\n",nx);

getch();

#endif

	fprintf(errors,"FLOAT   - Проверка на Дробное Без Знака с цифры %c.\n",nx);

	if(isdigit(nx))

		{

		while(isdigit(nx))

			Scan();

		if(nx=='.')

			{

			Scan();

			while(isdigit(nx))

				Scan();

			}

		return(YES);

		}

	return(NO);

	}

//

//	Сканирование следующего символа из строки.

//

void Scan(void)

	{

#ifdef TEST

cprintf("SCAN  - Сканирование. Текущий символ '%c' с кодом %d.\r\n",STR[pos],STR[pos]);

getch();

#endif

	fprintf(errors,"SCAN  - Сканирование. Текущий символ '%c' с кодом

%d.\n",STR[pos],STR[pos]);

	nx=STR[pos];

	pos++;

	}

//

//	Обработка ошибок.

//

void Error(int num,char* s)

	{

	char *E[40]=

		  {

		  "Ожидается '+' или '-'",

		  "Ожидается '*', '/' или '**'",

		  "Ожидается ')'",

		  "Ожидается идентификатор или Дробное без знака",

		  "Не определен идентификатор ",

		  "Не найден оператор GOTO\r\nСтрока разбору не подлежит",

		  NULL

		  };

	sprintf(mes[ERR1][ERR2],"%s%s",E[num-1],s);

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	fprintf(errors,"Error - Ошибка строка %d, ошибка # %d.\n",ERR1,ERR2);

#ifdef TEST

cprintf("Error - Ошибка: строка # %d, ошибка # %d.\r\n",ERR1,ERR2);

cprintf("%s\r\n",mes[ERR1][ERR2]);

Beep(1000,200);

getch();

#endif

	fprintf(errors,"%s\n",mes[ERR1][ERR2]);

	fprintf(errors,"––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––\n");

	ERR2++;

	mes[ERR1][ERR2][0]=NULL;

	}

//

//	Подключаемый файл.

//

#include"intface.h"	// Файл с функциями интерфейса.

//

//  1997 Борзов Андрей Hиколаевич. E-mail: ANDREY@RedHouse.nstu.nsk.su.

//




Литература.



Курс лекций по системному программированию.

Герберт Шилдт «C для профессиональных программистов».





Группа А-513.	Борзов Андрей Николаевич.		2