Bai giang 4 phan tich cu phap co ban

Bài giảng 4 - Phân tích cú pháp
và các phương pháp phân tích cơ
bản
Nguyễn Phương Thái
Bộ môn Khoa học Máy tính

/>
1


Bài toán



Đầu vào: câu vào chứa toàn các từ tố
Phân tách câu vào thành các phần theo 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.

2


Bi toỏn (tip)
Chổồng
trỗnh
nguọửn Phỏn tờch
tổỡ vổỷng

yóu cỏửu
lỏỳy tổỡ tọỳ

tổỡ tọỳ

Phỏn tờch
cuù phaùp

cỏy
phỏn
tờch

Phỏn tờch
ngổợ
nghộa

Baớng kyù
hióỷu
3


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.

4


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-YoungerKasami).
 Thuật toán phân tích Earley.
5


Các phương pháp phân tích
(tiếp)




Việc phân tích một câu là khôi phục hoặc xây
dựng suy dẫn sinh ra nó, do đó ta sẽ dựng
được cây suy dẫn.
Thông thường trong các thuật toán 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).

6


Hai chiến lược phân tích chính




Chiến lược phân tích top-down (trên xuống): cho một
văn phạm phi ngữ cảnh G = (Σ, ∆, 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.

7


+

⇒

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→ε (sản xuất rỗng).

8


Khó khăn khi phân tích
Gặp các luật có nhiều lựa chọn ở vế phải như:
A→ α1 | α2 | α3 ......... | αk, k ≥ 2
 Giải quyết: có hai chiến lược:
1. Phân tích quay lui (backtrack): ta thử lần lượt các αi
(1 ≤ i ≤ k) để tìm αi 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).


9


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.
10


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
ε) 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

qua lại nút trước đó và cứ như vậy.
11


Ví dụ




VPPNC G=(Σ, ∆, P, S)
P: S→aSbS | aS | c
w =aacbc

12


Ví dụ




VPPNC G=(Σ, ∆, P, S)
P: S→aSbS | aS | c
w =aacbc

13


14

Phân tích Bottom-Up




Ngược lại với phương pháp top-down: bắt
đầu từ lá cố gắng xây dựng thành cây bằng
cách hướng lên gốc.
Phân tích bottom-up được gọi là phân tích gạt
thu gọn (shift-reduce parsing).

15


Ví dụ




S→AB, A→ab,
B→aba
ababa.

16


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
3n = 320 = 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.
Nếu máy tính có khả năng xử lý gấp 10 lần
(10.000 từ tố mỗi giây) thì cũng cần đến 8 giờ để
xử lý xong câu lệnh đó.
17


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
18


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.
19


Các chiến lược phục hồi lỗi





Phục hồi kiểu trừng phạt
Khôi phục cụm từ
Gia cố luật (sản xuất) hay gặp lỗi
Chỉnh lý toàn cục.

20