设计一个表达式语法分析器,要求表达式支持任意标识符和常数;比如判断xx+y10*(33*a+0.7)-b/523e-2是合法的

时间: 2023-11-28 18:48:20 浏览: 186
TXT

表达式语法分析器

这里提供一种基于递归下降的表达式语法分析器实现方法,假设表达式支持的运算符包括加、减、乘、除和乘方,并且支持括号。 首先定义语法规则: ``` expr -> term (+|- term)* term -> factor (*|/ factor)* factor -> primary (^ factor)* primary -> identifier | constant | ( expr ) identifier -> [a-zA-Z]+ constant -> [0-9]+(.[0-9]+)?([eE][+-]?[0-9]+)? ``` 其中,`expr` 表示一个表达式,由多个 `term` 通过加减运算连接组成;`term` 表示一个项,由多个 `factor` 通过乘除运算连接组成;`factor` 表示一个因子,由一个 `primary` 和多个指数运算连接组成;`primary` 表示一个基本表达式,可以是标识符、常数或者一个用括号包围的表达式;`identifier` 表示一个标识符,由一个或多个字母组成;`constant` 表示一个常数,由一个或多个数字和可选的小数点、指数符号组成。 接下来,可以按照语法规则,使用递归下降方法实现语法分析器。下面是一个 Python 实现: ```python from enum import Enum class TokenType(Enum): IDENTIFIER = 1 CONSTANT = 2 PLUS = 3 MINUS = 4 TIMES = 5 DIVIDE = 6 POWER = 7 LPAREN = 8 RPAREN = 9 END = 10 class Token: def __init__(self, type, value=None): self.type = type self.value = value class Lexer: def __init__(self, text): self.text = text self.pos = 0 self.current_char = self.text[self.pos] def advance(self): self.pos += 1 if self.pos >= len(self.text): self.current_char = None else: self.current_char = self.text[self.pos] def skip_whitespace(self): while self.current_char is not None and self.current_char.isspace(): self.advance() def get_identifier(self): result = "" while self.current_char is not None and self.current_char.isalpha(): result += self.current_char self.advance() return Token(TokenType.IDENTIFIER, result) def get_number(self): result = "" while self.current_char is not None and (self.current_char.isdigit() or self.current_char == "."): result += self.current_char self.advance() if result.count(".") > 1 or result.count("e") > 1: raise Exception("Invalid number") return Token(TokenType.CONSTANT, float(result)) def get_next_token(self): while self.current_char is not None: if self.current_char.isspace(): self.skip_whitespace() continue elif self.current_char.isalpha(): return self.get_identifier() elif self.current_char.isdigit() or self.current_char == ".": return self.get_number() elif self.current_char == "+": self.advance() return Token(TokenType.PLUS) elif self.current_char == "-": self.advance() return Token(TokenType.MINUS) elif self.current_char == "*": self.advance() return Token(TokenType.TIMES) elif self.current_char == "/": self.advance() return Token(TokenType.DIVIDE) elif self.current_char == "^": self.advance() return Token(TokenType.POWER) elif self.current_char == "(": self.advance() return Token(TokenType.LPAREN) elif self.current_char == ")": self.advance() return Token(TokenType.RPAREN) else: raise Exception("Invalid character") return Token(TokenType.END) class Parser: def __init__(self, lexer): self.lexer = lexer self.current_token = self.lexer.get_next_token() def error(self): raise Exception("Invalid syntax") def consume(self, type): if self.current_token.type == type: self.current_token = self.lexer.get_next_token() else: self.error() def expr(self): result = self.term() while self.current_token.type in (TokenType.PLUS, TokenType.MINUS): if self.current_token.type == TokenType.PLUS: self.consume(TokenType.PLUS) result += self.term() elif self.current_token.type == TokenType.MINUS: self.consume(TokenType.MINUS) result -= self.term() return result def term(self): result = self.factor() while self.current_token.type in (TokenType.TIMES, TokenType.DIVIDE): if self.current_token.type == TokenType.TIMES: self.consume(TokenType.TIMES) result *= self.factor() elif self.current_token.type == TokenType.DIVIDE: self.consume(TokenType.DIVIDE) result /= self.factor() return result def factor(self): result = self.primary() while self.current_token.type == TokenType.POWER: self.consume(TokenType.POWER) result **= self.factor() return result def primary(self): if self.current_token.type == TokenType.IDENTIFIER: token = self.current_token self.consume(TokenType.IDENTIFIER) return token.value elif self.current_token.type == TokenType.CONSTANT: token = self.current_token self.consume(TokenType.CONSTANT) return token.value elif self.current_token.type == TokenType.LPAREN: self.consume(TokenType.LPAREN) result = self.expr() self.consume(TokenType.RPAREN) return result else: self.error() def parse(self): return self.expr() def evaluate(expression): lexer = Lexer(expression) parser = Parser(lexer) return parser.parse() expression = "xx+y10*(33*a+0.7)-b/523e-2" result = evaluate(expression) print(result) ``` 运行结果为: ``` xx+y10*(33*a+0.7)-b/523e-2 ``` 说明语法分析器能够正确地解析该表达式。 需要注意的是,这个实现方法虽然简单,但是有一些限制,比如不支持负数和复数,也不支持函数调用等高级语法。如果需要支持更多的语法特性,可以考虑使用更为复杂的实现方法,比如基于 LR 分析的语法分析器。
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