Compare commits
2 Commits
lab2
...
20782a2473
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
| 20782a2473 | |||
| 3963d304ec |
|
Before Width: | Height: | Size: 111 KiB After Width: | Height: | Size: 111 KiB |
|
Before Width: | Height: | Size: 28 KiB After Width: | Height: | Size: 28 KiB |
|
Before Width: | Height: | Size: 14 KiB After Width: | Height: | Size: 9.6 KiB |
|
Before Width: | Height: | Size: 26 KiB After Width: | Height: | Size: 20 KiB |
@@ -34,8 +34,15 @@ class LexemeType:
|
||||
|
||||
|
||||
class Lexer:
|
||||
def __init__(self, lexeme_types: Iterable[LexemeType]):
|
||||
def __init__(
|
||||
self,
|
||||
lexeme_types: Iterable[LexemeType],
|
||||
error_regex: str,
|
||||
skip_types: Iterable[str] = [],
|
||||
):
|
||||
self.lexeme_types = lexeme_types
|
||||
self.skip_types = skip_types
|
||||
self.error_regex = re.compile(r"\s*(" + error_regex + ")")
|
||||
|
||||
def analyze(self, text: str) -> list[Lexem]:
|
||||
lexems: list[Lexem] = []
|
||||
@@ -43,16 +50,16 @@ class Lexer:
|
||||
for lex_type in self.lexeme_types:
|
||||
lexem, new_text = lex_type.consume(text)
|
||||
if lexem:
|
||||
if lexem.type_name not in self.skip_types:
|
||||
lexems.append(lexem)
|
||||
text = new_text
|
||||
break
|
||||
else:
|
||||
error_lexeme, text = self._consume_error(text)
|
||||
lexems.append(error_lexeme)
|
||||
return lexems
|
||||
|
||||
def _consume_error(self, text: str) -> tuple[Lexem, str]:
|
||||
match = re.match(r"\s*(\S+)", text)
|
||||
match = self.error_regex.match(text)
|
||||
err_text = match.group(1) if match else text.strip()
|
||||
print(f"Недопустимая лексема: {err_text}")
|
||||
rest = text[match.end() :] if match else ""
|
||||
|
||||
@@ -2,9 +2,8 @@ import math
|
||||
import os
|
||||
from typing import Callable
|
||||
|
||||
from prettytable import PrettyTable
|
||||
|
||||
from lexer import LexemeType, Lexer
|
||||
from prettytable import PrettyTable
|
||||
|
||||
|
||||
class IdentifierMapper:
|
||||
@@ -35,30 +34,34 @@ def exp_form_to_complex(exp_str: str) -> str:
|
||||
LEXEME_TYPES: dict[str, LexemeType] = {
|
||||
# 1. Идентификаторы
|
||||
"IDENTIFIER": LexemeType(
|
||||
"IDENTIFIER", r"[A-Za-z_][A-Za-z_0-9]{0,15}(?![A-Za-z_0-9])", IdentifierMapper()
|
||||
"IDENTIFIER", r"[A-Za-z][A-Za-z_0-9]{0,15}(?![A-Za-z_0-9])", IdentifierMapper()
|
||||
),
|
||||
# 2. Комплексные числа в показательной форме (на самом деле — числа в экспоненциальной форме)
|
||||
"COMPLEX": LexemeType(
|
||||
# "COMPLEX", r"[+-]?\d+(?:\.\d+)?E[+-]?\d+(?!E)", exp_form_to_complex
|
||||
"COMPLEX",
|
||||
r"[+-]?\d+(?:\.\d+)?E[+-]?\d+(?:\.\d+)?(?!E)",
|
||||
r"[+-]?\d+(?:\.\d+)?E[+-]?\d+(?:\.\d+)?",
|
||||
exp_form_to_complex,
|
||||
),
|
||||
# 3. Оператор присваивания :=
|
||||
"ASSIGN": LexemeType("ASSIGN", r"\:=(?![\:=])"),
|
||||
"ASSIGN": LexemeType("ASSIGN", r"\:="),
|
||||
# 4. Арифметические операторы
|
||||
"ARITHMETIC_OP": LexemeType("ARITHMETIC_OP", r"[+\-*/^]"),
|
||||
# 5. Скобки
|
||||
"PAREN": LexemeType("PAREN", r"[()]"),
|
||||
# 6. Разделитель выражений |
|
||||
# 5. Левая скобка
|
||||
"LPAREN": LexemeType("LPAREN", r"\("),
|
||||
# 6. Правая скобка
|
||||
"RPAREN": LexemeType("RPAREN", r"\)"),
|
||||
# 7. Разделитель выражений |
|
||||
"SEPARATOR": LexemeType("SEPARATOR", r"\|"),
|
||||
# 7. Комментарии от # до конца строки
|
||||
# 8. Комментарии от # до конца строки
|
||||
"COMMENT": LexemeType("COMMENT", r"\#.*"),
|
||||
}
|
||||
|
||||
ERROR_REGEX = r".[^|()+\-*/^:=\s]*"
|
||||
|
||||
|
||||
def analyze_and_print_table(code: str):
|
||||
lexer = Lexer(LEXEME_TYPES.values())
|
||||
lexer = Lexer(LEXEME_TYPES.values(), ERROR_REGEX, skip_types=["COMMENT"])
|
||||
lexemes = lexer.analyze(code)
|
||||
|
||||
table = PrettyTable(["Лексема", "Тип лексемы", "Значение"])
|
||||
|
||||
@@ -224,7 +224,9 @@
|
||||
|
||||
\item \textbf{Арифметические операторы} --- знаки \texttt{+}, \texttt{-}, \texttt{*}, \texttt{/}, \texttt{\^} для выполнения соответствующих математических операций.
|
||||
|
||||
\item \textbf{Скобки} --- круглые скобки \texttt{(} и \texttt{)}, используемые для задания порядка вычислений в арифметических выражениях.
|
||||
\item \textbf{Левая скобка} --- символ \texttt{(}, используемый для задания порядка вычислений в арифметических выражениях.
|
||||
|
||||
\item \textbf{Правая скобка} --- символ \texttt{)}, используемый для задания порядка вычислений в арифметических выражениях.
|
||||
|
||||
\item \textbf{Разделитель выражений} --- символ вертикальной черты \texttt{|}, отделяющий одно арифметическое выражение от другого.
|
||||
|
||||
@@ -284,21 +286,21 @@
|
||||
\begin{enumerate}
|
||||
\item \textbf{Идентификаторы.}
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{Identifier}}$ = [A-Za-z\_][A-Za-z\_0-9]\{0,15\}(?![A-Za-z\_0-9])
|
||||
$R_{\text{Identifier}}$ = [A-Za-z][A-Za-z\_0-9]\{0,15\}(?![A-Za-z\_0-9])
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
Первый символ — латинская буква или подчёркивание. Далее допускается до 15 символов, включая буквы, цифры и подчёркивания. В конце используется \textit{negative lookahead}, чтобы за идентификатором не следовал символ, допустимый внутри него (иначе это была бы часть более длинного идентификатора).
|
||||
Первый символ — латинская буква. Далее допускается до 15 символов, включая буквы, цифры и подчёркивания. В конце используется \textit{negative lookahead}, чтобы за идентификатором не следовал символ, допустимый внутри него (иначе это была бы часть более длинного идентификатора).
|
||||
|
||||
\item \textbf{Комплексные числа в показательной форме.}
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{Complex}}$ = [+-]?\textbackslash{}d+(?:\textbackslash{}.\textbackslash{}d+)?E[+-]?\textbackslash{}d+(?:\textbackslash{}.\textbackslash{}d+)?(?!E)
|
||||
$R_{\text{Complex}}$ = [+-]?\textbackslash{}d+(?:\textbackslash{}.\textbackslash{}d+)?E[+-]?\textbackslash{}d+(?:\textbackslash{}.\textbackslash{}d+)?
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
Опциональный знак в начале числа, целое или десятичное число до \texttt{E}, затем обязательный символ \texttt{E}, снова опциональный знак, и целое или десятичное число. В конце используется \textit{negative lookahead}, чтобы за числом не мог сразу следовать символ \texttt{E}.
|
||||
Опциональный знак в начале числа, целое или десятичное число до \texttt{E}, затем обязательный символ \texttt{E}, снова опциональный знак, и целое или десятичное число.
|
||||
|
||||
\item \textbf{Оператор присваивания.}
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{Assign}}$ = \textbackslash{}:=(?![\textbackslash{}:=])
|
||||
$R_{\text{Assign}}$ = \textbackslash{}:=
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\item \textbf{Арифметические операторы.}
|
||||
@@ -306,9 +308,14 @@
|
||||
$R_{\text{ArithmeticOp}}$ = [+\textbackslash{}-\textbackslash{}*/\textbackslash{}\^{}]
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\item \textbf{Скобки.}
|
||||
\item \textbf{Левая скобка.}
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{Paren}}$ = [()]
|
||||
$R_{\text{LeftParen}}$ = \textbackslash{}(
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\item \textbf{Правая скобка.}
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{RightParen}}$ = \textbackslash{})
|
||||
\end{center}
|
||||
|
||||
\item \textbf{Разделитель выражений.}
|
||||
@@ -324,9 +331,9 @@
|
||||
|
||||
В класс ошибок попадают все лексемы, неподошедшие ни под какой другой класс. Некорректная лексема считывается с помощью следующего регулярного выражения:
|
||||
\begin{center}
|
||||
$R_{\text{Error}}$ = \textbackslash{}S+
|
||||
$R_{\text{Error}}$ = .[\textasciicircum|()+\textbackslash{}-*/\textasciicircum{}:=\textbackslash{}s]*
|
||||
\end{center}
|
||||
Это регулярное выражение считывает все непробельные символы до первого пробельного символа.
|
||||
Это регулярное выражение считывает как минимум один символ, чтобы анализ текста не завис. Затем регулярное выражение считывает все символы до первого пробела, арифметического оператора, левой или правой скобки, или оператора присваивания.
|
||||
|
||||
\subsection{Алгоритм лексического анализа}
|
||||
Алгоритм лексического анализа состоит из следующих шагов:
|
||||
@@ -407,19 +414,30 @@ class LexemeType:
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
\subsection{Класс Lexer}
|
||||
Класс Lexer представляет собой лексический анализатор. Код определения класса представлен в листинге~\ref{lst:Lexer}. В классе всего одно поле:
|
||||
\texttt{lexeme\_types} -- список объектов класса \texttt{LexemeType}.
|
||||
Класс Lexer представляет собой лексический анализатор. Код определения класса представлен в листинге~\ref{lst:Lexer}. В классе определены следующие поля:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item \texttt{lexeme\_types} -- список объектов класса \texttt{LexemeType}
|
||||
\item \texttt{error\_regex} -- строка, содержащая регулярное выражение для захвата ошибочных лексем
|
||||
\item \texttt{skip\_types} -- список строк с названиями типов лексем, которые следует пропускать при анализе (например, комментарии)
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
В классе определено два метода: \texttt{analyze} и вспомогательный \texttt{\_consume\_error}.
|
||||
|
||||
Метод \texttt{analyze} выполняет лексический разбор входного текста. Он принимает строку \texttt{text}, содержащую текст программы, и возвращает список объектов типа \texttt{Lexem}. Метод поочерёдно применяет каждый тип лексемы из \texttt{lexeme\_types}, пытаясь извлечь очередную лексему. Если хотя бы один тип лексемы успешно извлекает лексему, она добавляется в результат, а оставшийся текст анализируется далее. Если ни одна лексема не подошла, вызывается метод \texttt{\_consume\_error} для обработки ошибки.
|
||||
Метод \texttt{analyze} выполняет лексический разбор входного текста. Он принимает строку \texttt{text}, содержащую текст программы, и возвращает список объектов типа \texttt{Lexem}. Метод поочерёдно применяет каждый тип лексемы из \texttt{lexeme\_types}, пытаясь извлечь очередную лексему. Если хотя бы один тип лексемы успешно извлекает лексему, она добавляется в результат (если её тип не входит в \texttt{skip\_types}), а оставшийся текст анализируется далее. Если ни одна лексема не подошла, вызывается метод \texttt{\_consume\_error} для обработки ошибки.
|
||||
|
||||
Метод \texttt{\_consume\_error} используется для обработки ситуаций, когда входной фрагмент не соответствует ни одному из допустимых шаблонов. Он находит первую непробельную последовательность символов, сообщает об ошибке в консоль и создаёт лексему с типом \texttt{"ERROR"}. Возвращает эту ошибочную лексему и оставшийся текст.
|
||||
Метод \texttt{\_consume\_error} используется для обработки ситуаций, когда входной фрагмент не соответствует ни одному из допустимых шаблонов. Он использует \texttt{error\_regex} для поиска ошибочной последовательности символов, сообщает об ошибке в консоль и создаёт лексему с типом \texttt{"ERROR"}. Возвращает эту ошибочную лексему и оставшийся текст.
|
||||
|
||||
\begin{lstlisting}[caption={Определение класса Lexer.}, label={lst:Lexer}]
|
||||
class Lexer:
|
||||
def __init__(self, lexeme_types: Iterable[LexemeType]):
|
||||
def __init__(
|
||||
self,
|
||||
lexeme_types: Iterable[LexemeType],
|
||||
error_regex: str,
|
||||
skip_types: Iterable[str] = [],
|
||||
):
|
||||
self.lexeme_types = lexeme_types
|
||||
self.skip_types = skip_types
|
||||
self.error_regex = re.compile(r"\s*(" + error_regex + ")")
|
||||
|
||||
def analyze(self, text: str) -> list[Lexem]:
|
||||
lexems: list[Lexem] = []
|
||||
@@ -427,16 +445,16 @@ class Lexer:
|
||||
for lex_type in self.lexeme_types:
|
||||
lexem, new_text = lex_type.consume(text)
|
||||
if lexem:
|
||||
if lexem.type_name not in self.skip_types:
|
||||
lexems.append(lexem)
|
||||
text = new_text
|
||||
break
|
||||
else:
|
||||
error_lexeme, text = self._consume_error(text)
|
||||
lexems.append(error_lexeme)
|
||||
return lexems
|
||||
|
||||
def _consume_error(self, text: str) -> tuple[Lexem, str]:
|
||||
match = re.match(r"\s*(\S+)", text)
|
||||
match = self.error_regex.match(text)
|
||||
err_text = match.group(1) if match else text.strip()
|
||||
print(f"Недопустимая лексема: {err_text}")
|
||||
rest = text[match.end() :] if match else ""
|
||||
@@ -482,16 +500,17 @@ def exp_form_to_complex(exp_str: str) -> str:
|
||||
\begin{lstlisting}[caption={Определение лексем в LEXEME\_TYPES.}, label={lst:LexemeTypes}]
|
||||
LEXEME_TYPES: dict[str, LexemeType] = {
|
||||
"IDENTIFIER": LexemeType(
|
||||
"IDENTIFIER", r"[A-Za-z_][A-Za-z_0-9]{0,15}(?![A-Za-z_0-9])", IdentifierMapper()
|
||||
"IDENTIFIER", r"[A-Za-z][A-Za-z_0-9]{0,15}(?![A-Za-z_0-9])", IdentifierMapper()
|
||||
),
|
||||
"COMPLEX": LexemeType(
|
||||
"COMPLEX",
|
||||
r"[+-]?\d+(?:\.\d+)?E[+-]?\d+(?:\.\d+)?(?!E)",
|
||||
r"[+-]?\d+(?:\.\d+)?E[+-]?\d+(?:\.\d+)?",
|
||||
exp_form_to_complex,
|
||||
),
|
||||
"ASSIGN": LexemeType("ASSIGN", r"\:=(?![\:=])"),
|
||||
"ASSIGN": LexemeType("ASSIGN", r"\:="),
|
||||
"ARITHMETIC_OP": LexemeType("ARITHMETIC_OP", r"[+\-*/^]"),
|
||||
"PAREN": LexemeType("PAREN", r"[()]"),
|
||||
"LPAREN": LexemeType("LPAREN", r"\("),
|
||||
"RPAREN": LexemeType("RPAREN", r"\)"),
|
||||
"SEPARATOR": LexemeType("SEPARATOR", r"\|"),
|
||||
"COMMENT": LexemeType("COMMENT", r"\#.*"),
|
||||
}
|
||||
@@ -502,7 +521,7 @@ LEXEME_TYPES: dict[str, LexemeType] = {
|
||||
|
||||
\begin{lstlisting}[caption={Функция analyze\_and\_print\_table.}, label={lst:AnalyzePrint}]
|
||||
def analyze_and_print_table(code: str):
|
||||
lexer = Lexer(LEXEME_TYPES.values())
|
||||
lexer = Lexer(LEXEME_TYPES.values(), ERROR_REGEX, skip_types=["COMMENT"])
|
||||
lexemes = lexer.analyze(code)
|
||||
|
||||
table = PrettyTable(["Лексема", "Тип лексемы", "Значение"])
|
||||
@@ -511,6 +530,8 @@ def analyze_and_print_table(code: str):
|
||||
|
||||
print(table)
|
||||
print()
|
||||
|
||||
LEXEME_TYPES["IDENTIFIER"].value_func = IdentifierMapper()
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
\subsection{Функция \texttt{main}}
|
||||
@@ -576,7 +597,7 @@ x := x + -2.5E+3 |
|
||||
|
||||
\begin{figure}[h!]
|
||||
\centering
|
||||
\includegraphics[width=0.8\linewidth]{img/result3.png}
|
||||
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{img/result3.png}
|
||||
\caption{Результат работы лексического анализатора на программе 3 (листинг~\ref{lst:prog3}).}
|
||||
\label{fig:result3}
|
||||
\end{figure}
|
||||
@@ -596,7 +617,11 @@ x := x + -2.5E+3 |
|
||||
\newpage
|
||||
\section*{Заключение}
|
||||
\addcontentsline{toc}{section}{Заключение}
|
||||
В ходе выполнения лабораторной работы была написана программа, которая выполняет лексический анализ входного текста в соответствии с вариантом лабораторной работы и выводит в консоль таблицу лексем с указанием их типов и значений. Также программа отдельно выводит сообщения об ошибочных лексемах.
|
||||
В ходе выполнения лабораторной работы был разработан лексический анализатор для языка, поддерживающего идентификаторы до 16 символов, комплексные числа в экспоненциальной форме, оператор присваивания (\texttt{:=}), арифметические операторы (\texttt{+}, \texttt{-}, \texttt{*}, \texttt{/}, \texttt{\textasciicircum}), скобки (\texttt{(}, \texttt{)}), разделитель выражений (\texttt{|}), комментарии (\texttt{\#}). Для каждого типа лексем было разработано отдельное регулярное выражение. Предложенная программная реализация лексического анализатора выводит в консоль таблицу лексем с указанием их типов и значений. Также программа отдельно выводит сообщения об ошибочных лексемах.
|
||||
|
||||
Данный язык является автоматным, так как представим в виде синтаксической диаграммы. Автоматные грамматики — самые простые из формальных грамматик. Они являются подмножеством контекстно-свободных грамматик.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Из достоинств выполнения лабораторной работы можно выделить структурирование кода за счёт использования ООП. Вся логика работы лексического анализатора вынесена в отдельный класс \texttt{Lexer}. Логика работы с типами лексем в класс \texttt{LexemeType}. Также в качестве достоинства можно отметить удобочитаемый вывод таблиц в консоли с помощью библиотеки \texttt{PrettyTable}.
|
||||
|
||||
|
||||
BIN
lab2/img/ka.png
|
Before Width: | Height: | Size: 111 KiB After Width: | Height: | Size: 172 KiB |
BIN
lab2/img/nka.png
|
Before Width: | Height: | Size: 64 KiB After Width: | Height: | Size: 96 KiB |
|
Before Width: | Height: | Size: 37 KiB After Width: | Height: | Size: 48 KiB |
|
Before Width: | Height: | Size: 12 KiB After Width: | Height: | Size: 11 KiB |
@@ -27,25 +27,28 @@ class FiniteAutomaton:
|
||||
|
||||
for char in input_string:
|
||||
if char not in self.alphabet:
|
||||
return f"Символ '{char}' не из алфавита", transitions_path
|
||||
return f"Символ '{char}' не из алфавита ✗", transitions_path
|
||||
|
||||
next_state = self._get_next_state(current_state, char)
|
||||
|
||||
if next_state is None:
|
||||
return "Строка не соответствует", transitions_path
|
||||
return "Строка не соответствует ✗", transitions_path
|
||||
|
||||
transitions_path.append(next_state)
|
||||
current_state = next_state
|
||||
|
||||
return (
|
||||
"Строка соответствует"
|
||||
"Строка соответствует ✓"
|
||||
if current_state in self.final_states
|
||||
else "Строка не соответствует"
|
||||
else "Строка не соответствует ✗"
|
||||
), transitions_path
|
||||
|
||||
def generate_random_string(self, stop_probability: float = 0.3) -> str:
|
||||
def generate_random_string(
|
||||
self, stop_probability: float = 0.3
|
||||
) -> tuple[str, list[str]]:
|
||||
result = []
|
||||
current_state = self.initial_state
|
||||
path = [current_state]
|
||||
|
||||
while True:
|
||||
if (
|
||||
@@ -59,5 +62,6 @@ class FiniteAutomaton:
|
||||
char = random.choice(transition)
|
||||
result.append(char)
|
||||
current_state = next_state
|
||||
path.append(current_state)
|
||||
|
||||
return "".join(result)
|
||||
return "".join(result), path
|
||||
|
||||
@@ -2,20 +2,22 @@ from finite_automaton import FiniteAutomaton
|
||||
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
alphabet = set("+-0123456789.,eE")
|
||||
alphabet = set("+-0123456789.eE")
|
||||
initial_state = "S0"
|
||||
final_states = {"S2", "S4", "S7", "S8", "S9"}
|
||||
final_states = {"S2", "S3", "S5", "S7", "S10"}
|
||||
|
||||
transitions = {
|
||||
"S0": [("+-", "S1"), ("123456789", "S2"), ("0", "S8")],
|
||||
"S1": [("123456789", "S2"), ("0", "S8")],
|
||||
"S2": [("0123456789", "S2"), (".,", "S3"), ("eE", "S5")],
|
||||
"S3": [("0123456789", "S4")],
|
||||
"S4": [("0123456789", "S4"), ("eE", "S5")],
|
||||
"S5": [("+-", "S6"), ("123456789", "S7"), ("0", "S9")],
|
||||
"S6": [("123456789", "S7"), ("0", "S9")],
|
||||
"S7": [("0123456789", "S7")],
|
||||
"S8": [(".,", "S3")],
|
||||
"S0": [("+-", "S1"), ("123456789", "S2"), ("0", "S3"), (".", "S6")],
|
||||
"S1": [("123456789", "S2"), ("0", "S3"), (".", "S6")],
|
||||
"S2": [("0123456789", "S2"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S3": [("0", "S3"), ("123456789", "S4"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S4": [("0123456789", "S4"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S5": [("0123456789", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S6": [("0123456789", "S7")],
|
||||
"S7": [("0123456789", "S7"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S8": [("+-", "S9"), ("0123456789", "S10")],
|
||||
"S9": [("0123456789", "S10")],
|
||||
"S10": [("0123456789", "S10")],
|
||||
}
|
||||
|
||||
automaton = FiniteAutomaton(
|
||||
@@ -71,8 +73,9 @@ def main():
|
||||
print(f"Ошибка: {e}")
|
||||
continue
|
||||
|
||||
random_string = automaton.generate_random_string(stop_prob)
|
||||
random_string, path = automaton.generate_random_string(stop_prob)
|
||||
print(f"Сгенерированная строка: {random_string}")
|
||||
print("Путь переходов:", " -> ".join(path))
|
||||
|
||||
else:
|
||||
print(f"Неизвестная команда: {cmd}")
|
||||
|
||||
148
lab2/report.tex
@@ -152,27 +152,27 @@
|
||||
|
||||
\textit{Вариант 15}. Соответствие вещественного числа разным форматам представления.
|
||||
|
||||
\newpage
|
||||
\section {Математическое описание}
|
||||
\subsection{Форматы представления вещественных чисел}
|
||||
|
||||
В данной лабораторной работе рассматриваются следующие форматы представления вещественных чисел.
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item Целые числа, например: \texttt{''123''}, \texttt{''-456''}, \texttt{''0''}, в т. ч. \texttt{''+0''}, \texttt{''-0''}.
|
||||
\item Десятичные числа с двумя возможными разделителями (точка или запятая), например: \texttt{''123.456''}, \texttt{''-456,789''}.
|
||||
\item Экспоненциальная форма (буква E может быть как в верхнем, так и в нижнем регистре), например: \texttt{''1.23E4''}, \texttt{''-4,56e-7''}, \texttt{''7e8''}.
|
||||
\item Десятичные числа с разделителем точка, например: \texttt{''123.456''}, \texttt{''-456.789''}, \texttt{''.5''}.
|
||||
\item Экспоненциальная форма (буква E может быть как в верхнем, так и в нижнем регистре), например: \texttt{''1.23E4''}, \texttt{''-4.56e-7''}, \texttt{''7e8''}.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
Формальное определение синтаксиса предложенного формата вещественных чисел в БНФ нотации:
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
real ::= decimal | exponential
|
||||
decimal ::= integer [separator digit {digit}]
|
||||
integer ::= [sign] (nonzerodigit {digit} | "0")
|
||||
exponential ::= decimal ("e" | "E") integer
|
||||
real ::= [sign] (integer | float | exponentnumber)
|
||||
sign ::= "+" | "-"
|
||||
|
||||
integer ::= nonzerodigit {digit} | "0" {"0"}
|
||||
nonzerodigit ::= "1" | "2" | ... | "9"
|
||||
digit ::= "0" | nonzerodigit
|
||||
separator ::= "." | ","
|
||||
|
||||
float ::= {digit} "." digitpart | digitpart "."
|
||||
digitpart ::= digit {digit}
|
||||
|
||||
exponentnumber ::= (digitpart | float) exponent
|
||||
exponent ::= ("e" | "E") [sign] digitpart
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
Где:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
@@ -182,7 +182,8 @@
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
\newpage
|
||||
\section {Математическое описание}
|
||||
\subsection{Языки и грамматики}
|
||||
Языком над конечным словарем $\Sigma$ называется произвольное множество конечных цепочек над этим словарем.
|
||||
|
||||
@@ -248,22 +249,30 @@
|
||||
|
||||
Для разных форматов представления вещественных чисел были построены следующие регулярные выражения в соответствии с определённой БНФ нотацией:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item Десятичные и целые числа: \\
|
||||
\texttt{[+-]?([1-9][0-9]*|0)([.,][0-9]+)?}
|
||||
\item Целые числа: \\
|
||||
\texttt{[+-]?(0+|[1-9][0-9]*)}
|
||||
\item Десятичные числа: \\
|
||||
\texttt{[+-]?([0-9]*\textbackslash.[0-9]+|[0-9]+\textbackslash.)}
|
||||
\item Экспоненциальная форма: \\
|
||||
\texttt{[+-]?([1-9][0-9]*|0)([.,][0-9]+)?[eE][+-]?([1-9][0-9]*|0)}
|
||||
\texttt{[+-]?([0-9]+|[0-9]*\textbackslash.[0-9]+|[0-9]+\textbackslash.)[eE][+-]?[0-9]+}
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
Объединяя все форматы в соответствии с нашей БНФ нотацией, получаем следующее регулярное выражение, которое распознает все форматы вещественных чисел:
|
||||
|
||||
\texttt{[+-]?([1-9][0-9]*|0)([.,][0-9]+)?([eE][+-]?([1-9][0-9]*|0))?}
|
||||
|
||||
Объединяя, получаем следующее регулярное выражение, которое распознает все форматы вещественных чисел в соответствии с БНФ нотацией:
|
||||
\begin{verbatim}
|
||||
[+-]?(
|
||||
0+|
|
||||
[1-9][0-9]*|
|
||||
[0-9]*\.[0-9]+|
|
||||
[0-9]+\.|
|
||||
([0-9]+|[0-9]*\.[0-9]+|[0-9]+\.)[eE][+-]?[0-9]+
|
||||
)
|
||||
\end{verbatim}
|
||||
Разберём структуру этого выражения:
|
||||
\begin{itemize}
|
||||
\item \texttt{[+-]?} -- необязательный знак числа (плюс или минус)
|
||||
\item \texttt{([1-9][0-9]*|0)} -- целая часть числа, которая может быть либо нулём, либо цифрой от 1 до 9, за которой следует произвольное количество цифр
|
||||
\item \texttt{([.,][0-9]+)?} -- необязательная десятичная часть, состоящая из разделителя (точка или запятая) и как минимум одной цифры
|
||||
\item \texttt{([eE][+-]?([1-9][0-9]*|0))?} -- необязательная экспоненциальная часть, состоящая из буквы E (в любом регистре), необязательного знака и целого числа
|
||||
\item \texttt{0+|[1-9][0-9]*} -- целое число, которое может быть либо последовательностью нулей, либо цифрой от 1 до 9, за которой следует произвольное количество цифр.
|
||||
\item \texttt{[0-9]*\textbackslash.[0-9]+|[0-9]+\textbackslash.} -- десятичное число, которое может быть представлено произвольным количеством цифр до и как минимум одной цифрой после точки, либо произвольным количеством цифр и одной точкой в конце.
|
||||
\item \texttt{([0-9]+|[0-9]*\textbackslash.[0-9]+|[0-9]+\textbackslash.)[eE][+-]?[0-9]+} -- экспоненциальная форма числа, состоящая из произвольного количества цифр, либо десятичного числа, за которым следует буква E (в любом регистре), необязательный знак и как минимум одна цифра.
|
||||
\end{itemize}
|
||||
|
||||
Таким образом, полученное регулярное выражение распознаёт формат представления вещественных чисел, рассматриваемый в данной работе, и полностью соответствует формальному определению, представленному в БНФ нотации.
|
||||
@@ -335,27 +344,29 @@
|
||||
\footnotesize
|
||||
\begin{tabularx}{\textwidth}{|c|X|X|X|X|X|}
|
||||
\hline
|
||||
\textbf{Состояние\textbackslash Вход} & \textbf{+-} & \textbf{0} & \textbf{1-9} & \textbf{.,} & \textbf{eE} \\
|
||||
\textbf{Состояние\textbackslash Вход} & \textbf{+-} & \textbf{0} & \textbf{1-9} & \textbf{.} & \textbf{eE} \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_0$ & $S_1$ & $S_8$ & $S_2$ & -- & -- \\
|
||||
$S_0$ & $S_1$ & $S_3$ & $S_2$ & $S_6$ & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_1$ & -- & $S_8$ & $S_2$ & -- & -- \\
|
||||
$S_1$ & -- & $S_3$ & $S_2$ & $S_6$ & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_2$ & -- & $S_2$ & $S_2$ & $S_3$ & $S_5$ \\
|
||||
$S_2$ & -- & $S_2$ & $S_2$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_3$ & -- & $S_4$ & $S_4$ & -- & -- \\
|
||||
$S_3$ & -- & $S_3$ & $S_4$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_4$ & -- & $S_4$ & $S_4$ & -- & $S_5$ \\
|
||||
$S_4$ & -- & $S_4$ & $S_4$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_5$ & $S_6$ & $S_9$ & $S_7$ & -- & -- \\
|
||||
$S_5$ & -- & $S_5$ & $S_5$ & -- & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_6$ & -- & $S_9$ & $S_7$ & -- & -- \\
|
||||
$S_6$ & -- & $S_7$ & $S_7$ & -- & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_7$ & -- & -- & $S_7$ & -- & -- \\
|
||||
$S_7$ & -- & $S_7$ & $S_7$ & -- & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_8$ & -- & -- & -- & $S_3$ & -- \\
|
||||
$S_8$ & $S_9$ & $S_{10}$ & $S_{10}$ & -- & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_9$ & -- & -- & -- & -- & -- \\
|
||||
$S_9$ & -- & $S_{10}$ & $S_{10}$ & -- & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_{10}$ & -- & $S_{10}$ & $S_{10}$ & -- & -- \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabularx}
|
||||
\label{tab:nka}
|
||||
@@ -374,7 +385,6 @@
|
||||
\label{fig:ka}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
Матрица переходов для данного автомата представлена в Таблице~\ref{tab:ka}.
|
||||
|
||||
\begin{table}[h!]
|
||||
\centering
|
||||
@@ -382,27 +392,29 @@
|
||||
\footnotesize
|
||||
\begin{tabularx}{\textwidth}{|c|X|X|X|X|X|}
|
||||
\hline
|
||||
\textbf{Состояние\textbackslash Вход} & \textbf{+-} & \textbf{0} & \textbf{1-9} & \textbf{.,} & \textbf{eE} \\
|
||||
\textbf{Состояние\textbackslash Вход} & \textbf{+-} & \textbf{0} & \textbf{1-9} & \textbf{.} & \textbf{eE} \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_0$ & $S_1$ & $S_8$ & $S_2$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_0$ & $S_1$ & $S_3$ & $S_2$ & $S_6$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_1$ & $S_E$ & $S_8$ & $S_2$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_1$ & $S_E$ & $S_3$ & $S_2$ & $S_6$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_2$ & $S_E$ & $S_2$ & $S_2$ & $S_3$ & $S_5$ \\
|
||||
$S_2$ & $S_E$ & $S_2$ & $S_2$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_3$ & $S_E$ & $S_4$ & $S_4$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_3$ & $S_E$ & $S_3$ & $S_4$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_4$ & $S_E$ & $S_4$ & $S_4$ & $S_E$ & $S_5$ \\
|
||||
$S_4$ & $S_E$ & $S_4$ & $S_4$ & $S_5$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_5$ & $S_6$ & $S_9$ & $S_7$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_5$ & $S_E$ & $S_5$ & $S_5$ & $S_E$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_6$ & $S_E$ & $S_9$ & $S_7$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_6$ & $S_E$ & $S_7$ & $S_7$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_7$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_7$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_7$ & $S_E$ & $S_7$ & $S_7$ & $S_E$ & $S_8$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_8$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_3$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_8$ & $S_9$ & $S_{10}$ & $S_{10}$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_9$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
$S_9$ & $S_E$ & $S_{10}$ & $S_{10}$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
$S_{10}$ & $S_E$ & $S_{10}$ & $S_{10}$ & $S_E$ & $S_E$ \\
|
||||
\hline
|
||||
\end{tabularx}
|
||||
\label{tab:ka}
|
||||
@@ -410,7 +422,9 @@
|
||||
|
||||
|
||||
\newpage
|
||||
\phantom{text}
|
||||
Матрица переходов для данного автомата представлена в Таблице~\ref{tab:ka}.
|
||||
|
||||
|
||||
\newpage
|
||||
\section{Особенности реализации}
|
||||
\subsection{Общая структура программы}
|
||||
@@ -502,9 +516,12 @@ def process_input(self, input_string: str) -> tuple[str, list[str]]:
|
||||
\end{enumerate}
|
||||
|
||||
\begin{lstlisting}[caption={Код метода \texttt{generate\_random\_string}.}, label={lst:generate_random_string}]
|
||||
def generate_random_string(self, stop_probability: float = 0.3) -> str:
|
||||
def generate_random_string(
|
||||
self, stop_probability: float = 0.3
|
||||
) -> tuple[str, list[str]]:
|
||||
result = []
|
||||
current_state = self.initial_state
|
||||
path = [current_state]
|
||||
|
||||
while True:
|
||||
if (
|
||||
@@ -518,8 +535,9 @@ def generate_random_string(self, stop_probability: float = 0.3) -> str:
|
||||
char = random.choice(transition)
|
||||
result.append(char)
|
||||
current_state = next_state
|
||||
path.append(current_state)
|
||||
|
||||
return "".join(result)
|
||||
return "".join(result), path
|
||||
\end{lstlisting}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -537,20 +555,22 @@ def generate_random_string(self, stop_probability: float = 0.3) -> str:
|
||||
|
||||
\begin{lstlisting}[caption={Функция main.}, label={lst:Main}]
|
||||
def main():
|
||||
alphabet = set("+-0123456789.,eE")
|
||||
alphabet = set("+-0123456789.eE")
|
||||
initial_state = "S0"
|
||||
final_states = {"S2", "S4", "S7", "S8", "S9"}
|
||||
final_states = {"S2", "S3", "S5", "S7", "S10"}
|
||||
|
||||
transitions = {
|
||||
"S0": [("+-", "S1"), ("123456789", "S2"), ("0", "S8")],
|
||||
"S1": [("123456789", "S2"), ("0", "S8")],
|
||||
"S2": [("0123456789", "S2"), (".,", "S3"), ("eE", "S5")],
|
||||
"S3": [("0123456789", "S4")],
|
||||
"S4": [("0123456789", "S4"), ("eE", "S5")],
|
||||
"S5": [("+-", "S6"), ("123456789", "S7"), ("0", "S9")],
|
||||
"S6": [("123456789", "S7"), ("0", "S9")],
|
||||
"S7": [("0123456789", "S7")],
|
||||
"S8": [(".,", "S3")],
|
||||
"S0": [("+-", "S1"), ("123456789", "S2"), ("0", "S3"), (".", "S6")],
|
||||
"S1": [("123456789", "S2"), ("0", "S3"), (".", "S6")],
|
||||
"S2": [("0123456789", "S2"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S3": [("0", "S3"), ("123456789", "S4"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S4": [("0123456789", "S4"), (".", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S5": [("0123456789", "S5"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S6": [("0123456789", "S7")],
|
||||
"S7": [("0123456789", "S7"), ("eE", "S8")],
|
||||
"S8": [("+-", "S9"), ("0123456789", "S10")],
|
||||
"S9": [("0123456789", "S10")],
|
||||
"S10": [("0123456789", "S10")],
|
||||
}
|
||||
|
||||
automaton = FiniteAutomaton(
|
||||
@@ -606,8 +626,9 @@ def main():
|
||||
print(f"Ошибка: {e}")
|
||||
continue
|
||||
|
||||
random_string = automaton.generate_random_string(stop_prob)
|
||||
random_string, path = automaton.generate_random_string(stop_prob)
|
||||
print(f"Сгенерированная строка: {random_string}")
|
||||
print("Путь переходов:", " -> ".join(path))
|
||||
|
||||
else:
|
||||
print(f"Неизвестная команда: {cmd}")
|
||||
@@ -624,7 +645,7 @@ def main():
|
||||
\label{fig:result1}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
На Рис.~\ref{fig:wrong} представлена реакция программы на некорректный пользовательский ввод.
|
||||
\newpage
|
||||
|
||||
\begin{figure}[h!]
|
||||
\centering
|
||||
@@ -633,11 +654,14 @@ def main():
|
||||
\label{fig:wrong}
|
||||
\end{figure}
|
||||
|
||||
На Рис.~\ref{fig:wrong} представлена реакция программы на некорректный пользовательский ввод.
|
||||
|
||||
|
||||
\newpage
|
||||
\section*{Заключение}
|
||||
\addcontentsline{toc}{section}{Заключение}
|
||||
В ходе выполнения лабораторной работы было построено регулярное выражение для распознавания различных форматов вещественных чисел, созданы недетерминированный и детерминированный конечные автоматы-распознаватели. На основе разработанного автомата была реализована программа, которая проверяет соответствие входной строки заданному формату и генерирует случайные корректные строки.
|
||||
В ходе выполнения лабораторной работы было построено регулярное выражение для распознавания различных форматов вещественных чисел. В соответствии с теоремой Клини по заданному регулярному выражению, задающему регулярный
|
||||
язык, был построен недетерминированный конечный автомат-распознаватель. Затем полученный конечный автомат был детерминирован. На основе разработанного автомата была реализована программа, которая проверяет соответствие входной строки заданному формату и генерирует случайные корректные строки.
|
||||
|
||||
Из достоинств выполнения лабораторной работы можно выделить структурирование кода за счёт использования ООП. Вся логика работы с конечными автоматами вынесена в отдельный класс \texttt{FiniteAutomaton} с четко разделенными методами для проверки строк и генерации случайных строк. Создана удобная интерактивная консольная оболочка для взаимодействия с пользователем, позволяющая выполнять различные команды.
|
||||
|
||||
|
||||