语法涉及括号

时间:2011-09-25 01:40:27

标签: prolog dcg left-recursion

我正在尝试在prolog中解决DCG语法并成功达到一定程度,我一直在评估涉及这些括号的表达式。 expr( T, [’(’, 5, +, 4, ’)’, *, 7], []),

expr(Z) --> num(Z).
expr(Z) --> num(X), [+], expr(Y), {Z is X+Y}.
expr(Z) --> num(X), [-], expr(Y), {Z is X-Y}.
expr(Z) --> num(X), [*], expr(Y), {Z is X*Y}.
num(D) --> [D], {number(D)}.

eval(L, V, []) :- expr(V, L, []).

5 个答案:

答案 0 :(得分:4)

这是我在Prolog历史中观察到的最奇怪的事情之一。 也就是说,已经存在多年的错误表达语法。 DEC10 Prolog文档中已经找到了错误的语法 当我们看一条规则时会看到错误:

 expr(Z) --> num(X), "/", expr(Y), {Z is X/Y}.
 etc..

这使除法运算符xfy,但它应该是yfx。因此 上述规则将表达式10/2/5读作10 /(2/5)并导致 结果是25。但实际上这个例子应该是(10/2)/ 5 产生1作为结果。

问题是正确的语法将是递归的。 并且DCG确实存在左递归规则的问题。 Prolog 解释器只会遇到左边的无限循环 重复调用expr / 3的递归规则:

 expr(Z) --> expr(X), "/", num(Y), {Z is X/Y}
 etc..

因此解决方案是通过引入来消除左递归 累加器和附加规则。我不知道是否这样 方法一般工作,但它在当前情况下肯定有效。 因此,正确且深入的第一个可执行规则将为:

 expr(Y) --> num(X), expr_rest(X,Y).

 expr_rest(X,T) --> "/", !, num(Y), {Z is X/Y}, expr_rest(Z,T).
 etc..
 expr_rest(X,X).

上述语法有点具有挑战性的DCG。它不是 再纯粹的Prolog,因为它使用剪切(!)。但我们可以 消除切口,例如通过推回,切断 以下几行。推回再次变得复杂 在DCG介绍中解释的问题,我们需要 在表达式的末尾引入一个停止字符 它的工作原理:

 etc..
 expr_rest(X,X), [C] --> [C], {not_operator(C)}.

或者我们既不能完成切割或推回的长度 和它一起生活,在回溯时解析器会做额外的, 在目前的情况下,不必要的工作。所以底线可能是, 虽然这个例子不正确,但解释DCG很简单 无需DCG的高级功能。

有趣的是,缺少的括号语法几乎不受影响 消除左递归。只需添加:

 num(X) --> "(", !, expr(X), ")".

哎呀,再次削减!

最好的问候

完整代码可以在这里看到: http://www.jekejeke.ch/idatab/doclet/prod/en/docs/05_run/06_bench/09_programs/10_calculator/01_calculator.p.html

P.S。:我们也可以使用,而不是消除左递归 使用某种形式的表格。

答案 1 :(得分:3)

Prolog的DCG语法实现的解析器是递归下降LL(某种)(预测)语法。它从左到右引导输入,并在它进行时产生最左边的推导。它们很容易制作,但语法必须符合一些限制:

它们不能是左递归的。可以/将导致无限递归。这意味着在跟随递归路径之前必须从输入流中删除至少一个符号(标记)。重构语法以消除左递归是一种相当机械的练习,尽管很乏味。看看有关如何做到这一点的任何体面的编译器书。

运算符优先级通常内置于语法本身的结构中。这里的BNF表示法显示了一种定义递归下降语法的方法,用于解析/评估简单的算术表达式:

ArithmeticExpression     : AdditiveExpression
                         ;

AdditiveExpression       : MultiplicativeExpression
                         | MultiplicativeExpression '+' AdditiveExpression
                         | MultiplicativeExpression '-' AdditiveExpression
                         ;

MultiplicativeExpression : ExponentialExpression
                         | ExponentialExpression '*' MultiplicativeExpression
                         | ExponentialExpression '/' MultiplicativeExpression
                         | ExponentialExpression '%' MultiplicativeExpression
                         ;

ExponentialExpression    : UnaryExpression
                         | UnaryExpression '^' ExponentialExpression
                         ;

UnaryExpression          : '-' UnaryExpression
                         | AtomicExpression
                         ;

AtomicExpression         : '(' ArithmeticExpression ')'
                         | ['0'..'9']+
                         ;

每个运算符优先级的术语是根据下一个更高优先级的表达式构建的。因此,任意算术表达式只是一个加法表达式。

每个加法表达式是1个或更多乘法表达式,由加法和减法运算符连接。

每个乘法表达式是1个或多个指数表达式,由乘法,除法和余数运算符连接。

每个指数表达式都是一元表达式,带有选项指数运算符,后跟另一个一元表达式。

每个一元表达式都是原子表达式,或者是一元减号,后跟另一个一元表达式。

每个原子表达式是括在括号中的任意算术表达式,或无符号整数标记。

将上述内容翻译成Prolog的DCG语法应该是微不足道的。如何评估语法中每个子句所代表的术语应该是不言而喻的。

答案 2 :(得分:2)

添加此子句似乎有效:num(D) --> ['('], expr(D), [')'].

答案 3 :(得分:2)

它只是有效。然而,它并不比yacc / bison容易。

%?-eval('11*(7+5-2)^2*(11+8)').
eval(A) :- lex(A,L), evallist(L).

%?-evallist([11,*,'(',7,+,5,-,2,')',^,2,*,'(',11,+,8,')']).
evallist(L) :- e(R,L,[]),write(R),!.

e(N) --> t(N1), erest(N1,N).

erest(N1,N) --> [+], !, t(N2), {N3 is N1+N2}, erest(N3,N);
                [-], !, t(N2), {N3 is N1-N2}, erest(N3,N).
erest(N,N) --> [].

t(N) --> f(N1), trest(N1,N).

trest(N1,N) --> [*], !, f(N2), {N3 is N1*N2}, trest(N3,N);
                [/], !, f(N2), {N3 is N1/N2}, trest(N3,N).
trest(N,N) --> [].

f(N) --> n(N);
     n(N1), [^], f(N2), {N is N1**N2}.

n(N) --> ['('], !, e(N), [')'];
     [-], !, e(N1), {N is -N1};
     num(N). 

num(N) --> [N], {number(N)}.

lex(A,NL) :- 
  atom_chars(A,L), lex0(_,L,NL).

lex0(S,L,NL) :-
  L=[], (number(S), NL=[S], !; NL=[]), !;
  L=[E|R], (d(E,N), (number(S), !; S=0), S1 is S*10+N, lex0(S1, R, NL), !;
     lex0(_,R,NR), (number(S), NL=[S|[E|NR]], !;
        NL=[E|NR])).

d(I,N) :- 
  char_code(I,C), C > 47, C < 58, N is C - 48.

答案 4 :(得分:1)

感谢@vladimir Lidovski 并基于 BNF 表示法(以及我的需要),我将其扩展为还包括逻辑表达式。这是我的代码(要查看完整的解释器,请查看我的 git repo):

cond_expre(T) -->  and_expre(E1), or_rest(E1,T).     

or_rest(E1,T) -->  [punct('|'),punct('|')],!, and_expre(E2),   {V  = (\/,E1,E2)}, or_rest(V,T).
or_rest(T,T) --> [].

and_expre(T) --> equality_expre(E1), and_rest(E1,T).
and_rest(E1,T) --> [punct(&),punct(&)], !, equality_expre(E2), {V  = (/\,E1,E2)}, and_rest(V,T).
and_rest(T,T) --> [].

equality_expre(T) -->   relat_expre(E1), equality_rest(E1,T).   
equality_rest(E1,T) --> equality_op(Op) ,!,  relat_expre(E2), {  V=(Op,E1,E2)}, equality_rest(V,T).
equality_rest(T,T) --> [].

relat_expre(T) --> atomic_texpre(E1), relat_rest(E1,T). 
relat_rest(E1,T) -->  relat_op(Op) ,!, atomic_texpre(E2) , { V=(Op,E1,E2) },relat_rest(V,T).
relat_rest(T,T) --> [].

atomic_texpre(T) -->  arith_expre(T); [punct('(')], !, cond_expre(T), [punct(')')]      .
arith_expre(V) --> expre(V).



equality_op(==)         --> [punct(=),punct(=)]. 
equality_op(\=)        --> [punct(!),punct(=)]. 
relat_op(>=)        --> [punct(>),punct(=)]. 
relat_op(>)         --> [punct(>)]. 
relat_op('=<')        -->  [punct(<),punct(=)]. 
relat_op(<)         --> [punct(<)]. 



expre(N) --> multiplicative(N1), additive_rest(N1,N).

additive_rest(N1,N) --> [punct('+')], !, multiplicative(N2), {N3 = (+,N1,N2)}, additive_rest(N3,N);  
                        [punct('-')], !, multiplicative(N2), {N3 = (-,N1,N2)}, additive_rest(N3,N).
additive_rest(N,N) --> [].

multiplicative(N) --> atomic(N1), multiplicative_rest(N1,N).
multiplicative_rest(N1,N) --> [punct('*')], !, atomic(N2), {N3 = (*,N1,N2)}, multiplicative_rest(N3,N);
                                [punct('/')], !, atomic(N2), {N3 = (/,N1,N2)}, multiplicative_rest(N3,N);   
                                [punct('%')], !, atomic(N2), {N3 = (mod,N1,N2)}, multiplicative_rest(N3,N).
multiplicative_rest(N,N) --> [].

atomic(N) --> [punct('(')], !, expre(N), [punct(')')];  num(N). 
num(N) --> pl_constant(N).

pl_constant(num(N))     --> pl_integer(N), !.
pl_constant(id(X))       --> identifier(X), {call(id(X,_)) }. %Not sure if I remember what it does but I think, the right most call I wrote to assure that the variable is already registered in the cache so that a value can later be retrieved from it  

pl_integer(X)              --> [number(X)]. %the value on the right works together with a tokenizer library ->  :- use_module(library(tokenize)). It's basically a token labled as a number. Same with the next line.
identifier(X)              --> [word(X)].