<编译原理 - 函数绘图语言解释器（1）词法分析器 - python>
背景
编译原理上机实现一个对函数绘图语言的解释器 - 用除C外的不同种语言实现
- 解释器分为三个实现块：
词法分析器：用于识别一条语句中的关键词是否符合预先定义的规则。
语法分析器：用来确定一条语句是否满足语法规则。
解释器：用来确定满足语法规则的句子，在意思上是否符合要求。
- 设计思路：
设计记号：词法分析器读取一个序列并根据构词规则把序列转化为记号流
定义一个字典：把所有符合一个模式的保留字、常量名、参数名、函数名等放进字典。字典是个数组，其元素的类型和记号的类型相同
设计程序的结构，具体见下面的代码
- 用Pycharm写了三个.py文件：
scannerclass.py
scannerfunc.py
scannermain.py
输入流是序列（存储在.txt文本），输出流是“字典”（一个个识别好的记号对象）
- 测试文本序列（1）：
FOR T FROM 0 TO 2*PI STEP PI/50 DRAW(COS(t),sin(t)); - 测试文本序列（2）：
ORIGIN IS (100,300); -- Sets the offset of the origin ROT IS 0; -- Set rotation Angle. SCALE IS (1,1); -- Set the abscissa and ordinate scale. FOR T FROM 0 TO 200 STEP 1 DRAW (T,0); -- The trajectory of the x-coordinate. FOR T FROM 0 TO 150 STEP 1 DRAW (0,-T); -- The trajectory of the y-coordinate. FOR T FROM 0 TO 120 STEP 1 DRAW (T,-T); -- The trajectory of the function f[t]=t.
函数绘图语言介绍
语句介绍
函数绘图源程序举例介绍
画出的图形介绍
Step 1 ：scannerclass.py - 构造枚举类 记号类 符号表
from enum import Enum
import math
Token_Type = Enum('Token_Type', ('ORIGIN', 'SCALE', 'ROT', 'IS', 'TO', 'STEP', 'DRAW', 'FOR', 'FROM', #保留字
'T', #参数
'SEMICO', 'L_BRACKET','R_BRACKET','COMMA', #分隔符
'PLUS','MINUS','MUL','DIV','POWER', #运算符
'FUNC', #函数符
'CONST_ID', #常数
'NONTOKEN', #空记号
'ERRTOKEN')) #出错记号
class Tokens: #记号类
#type：记号类别
#lexeme：输入的字符串/属性
#value：常数值
#funcptr：函数指针
def __init__(self,type,lexeme,value,funcptr):
self.lexeme=lexeme
self.value=value
self.funcptr=funcptr
if type in Token_Type:
self.type = type
else:
print("Invalid type") # 后续待填充
Alphabet=dict([('PI',Tokens(Token_Type.CONST_ID,"PI",3.1415926,None)), ## 符号表
('E',Tokens(Token_Type.CONST_ID,"E",2.71828,None)), ## 左key右value
('T',Tokens(Token_Type.T,'T',0.0,None)),
('SIN',Tokens(Token_Type.FUNC,'SIN',0.0,math.sin)), # math.sin / math.sinh
('COS',Tokens(Token_Type.FUNC,'COS',0.0,math.cos)),
('TAN',Tokens(Token_Type.FUNC,'TAN',0.0,math.tan)),
('LN',Tokens(Token_Type.FUNC,'LN',0.0,math.log)),
('EXP',Tokens(Token_Type.FUNC,'EXP',0.0,math.exp)),
('SQRT',Tokens(Token_Type.FUNC,'SQRT',0.0,math.sqrt)), # 后续操作待填充
('ORIGIN',Tokens(Token_Type.ORIGIN,'ORIGIN',0.0,None)),
('SCALE',Tokens(Token_Type.SCALE,'SCALE',0.0,None)),
('ROT',Tokens(Token_Type.ROT,'ROT',0.0,None)),
('IS',Tokens(Token_Type.IS,'IS',0.0,None)),
('FOR',Tokens(Token_Type.FOR,'FOR',0.0,None)),
('FROM',Tokens(Token_Type.FROM,'FROM',0.0,None)),
('TO',Tokens(Token_Type.TO,'TO',0.0,None)),
('STEP',Tokens(Token_Type.STEP, 'STEP', 0.0, None)),
('DRAW',Tokens(Token_Type.DRAW, 'DRAW', 0.0, None))])Step 2 ：scannerfunc.py - 构造词法分析器类
import scannerclass as sc
import os
class scanner():
##——————初始化词法分析器
def __init__(self,file_name): #输入要输入字符流的文件名
self.LineNo = 0 #记录字符所在行的行号
self.TokenBuffer = '' #待识别记号缓存区
self.file_name=r'C:\Users\62473\Desktop\\'+file_name #此处根据个人情况做调整
if os.path.exists(self.file_name):
self.fp = open(self.file_name, "r") #文件指针
else:
self.fp = None
##——————关闭词法分析器
def CloseScanner(self):
if self.fp!=None:
self.fp.close()
##——————从输入流中读入一个字符
def GetChar(self):
Char = self.fp.read(1)
return Char
##——————输入流回退一个字符
def BackChar(self,Char): ## 非二进制打开方式不能直接seek目前位置回溯，所以用tell()-1方式从头跳转前一位置
if Char != '':
self.fp.seek(self.fp.tell()-1)
##——————加入字符到TokenBuffer待识别字符串中
def AddCharToString(self,Char):
self.TokenBuffer+=Char
##——————清空TokenBuffer字符串
def EmptyString(self):
self.TokenBuffer=''
##——————识别的字符串查表
def JudgeKeyToken(self):
Token=sc.Alphabet.get(self.TokenBuffer,sc.Tokens(sc.Token_Type.ERRTOKEN,self.TokenBuffer,0.0,None))
return Token
##——————获取记号
# 此函数由DFA转化而来(有必要的话可以写个模拟dfa函数)此函数输出一个记号。每调用该函数一次，仅仅获得一个记号。
# 因此，要获得源程序的所有记号，就要重复调用这个函数。上面声明的函数都被此函数调用过
# 因为没有自定义变量，所以只需要查表不需要构造其他东西
# 输出一个记号，没有输入
def GetToken(self):
Char = '' ##字符流
type = '' ##指向返回输出的Tokens对象
self.EmptyString() #清空缓冲区
while(1):
Char = self.GetChar()
if Char == '':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.NONTOKEN,Char,0.0,None)
return type
if Char == '\n':
self.LineNo=self.LineNo+1
if ~Char.isspace():
break
self.AddCharToString(Char) ##若不是空格、TAB、回车、文件结束符等，则先加入到记号的字符缓冲区中
if Char.isalpha():## 判断是否是英文
while(1):
Char = self.GetChar()
if Char.isalnum():
self.AddCharToString(Char)
else:
break
self.BackChar(Char)
type = self.JudgeKeyToken()
type.lexeme = self.TokenBuffer
return type
elif Char.isdigit():
while(1):
Char = self.GetChar()
if Char.isdigit():
self.AddCharToString(Char)
else:
break
if Char == '.':
self.AddCharToString(Char)
while(1):
Char = self.GetChar()
if Char.isdigit():
self.AddCharToString(Char)
else:
break
self.BackChar(Char)
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.CONST_ID,self.TokenBuffer,int(self.TokenBuffer),None)
return type
else:
if Char == ';':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.SEMICO,Char,0.0,None)
elif Char == '(':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.L_BRACKET,Char,0.0,None)
elif Char == ')':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.R_BRACKET, Char, 0.0, None)
elif Char == ',':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.COMMA, Char, 0.0, None)
elif Char == '+':
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.PLUS, Char, 0.0, None)
elif Char == '-': ##可能是行分割或减号
Char = self.GetChar()
if Char == '-':
while Char != '\n' and Char != '':
Char = self.GetChar()
self.BackChar(Char)
return self.GetToken()
else:
self.BackChar(Char)
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.MINUS, '-', 0.0, None)
elif Char == '/': ##可能是注释分割或除号
Char = self.GetChar()
if Char == '/':
while Char != '\n' and Char != '':
Char = self.GetChar()
self.BackChar(Char)
return self.GetToken()
else:
self.BackChar(Char)
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.DIV, '/', 0.0, None)
elif Char == '*':
Char = self.GetChar()
if (Char == '*'):
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.POWER, '**', 0.0, None)
else:
self.BackChar(Char)
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.MUL, '*', 0.0, None)
else:
type = sc.Tokens(sc.Token_Type.ERRTOKEN, Char, 0.0, None)
return type
Step 3 ：scannermain.py - 完成I/O流
import scannerclass as sc
import scannerfunc as sf
file_name = 'test.txt' ##放在桌面的测试文本
scanner = sf.scanner(file_name)
if scanner.fp != None:
print(' 记号类别 字符串 常数值 函数指针\n')
print('——————————————————————')
while(1):
token = scanner.GetToken() #输出一个记号
if token.type == sc.Token_Type.ERRTOKEN: ##优化空格
#记号的类别不是错误或者空格，就打印出他的内容
continue
elif token.type != sc.Token_Type.NONTOKEN:
print("{:20s},{:>12s},{:12f},{}".format(token.type, token.lexeme,token.value,token.funcptr))
else:
break
else:
print('Open Error!')
实现结果
对于测试文本（1）
FOR T FROM 0 TO 2*PI STEP PI/50 DRAW(COS(t),sin(t));的测试运行结果如下：
换一组测试文本（2）进行的测试运行结果如下：
