Python技法之简单递归下降Parser的实现方法

对于“Python技法之简单递归下降Parser的实现方法”的完整攻略，我将按照以下内容进行详细讲解：

1. 简述递归下降Parser的基本原理和实现方法；
2. 分步骤讲解如何用Python实现递归下降Parser；
3. 两条示例说明，演示如何用Python实现简单递归下降Parser。

1. 递归下降Parser的基本原理和实现方法

首先，递归下降Parser是一种基于文法定义的递归函数来解析语言句子的方法。其基本原理是将语言句子按照语法规则进行分解，形成一棵语法树。递归下降Parser的实现方法包括以下几个步骤：

• 构建语言文法（Grammar）：文法定义了语言中的语言单位和语言单位之间的关系。可以采用巴克斯-诺尔范式（BNF）来定义文法。
• 根据文法设计递归函数：递归函数是用来解析语句的函数，其参数是当前解析到的语言单位。
• 利用递归函数和文法，解析出语句的语法树。

2. 如何用Python实现递归下降Parser

下面我们分步骤讲解如何用Python实现递归下降Parser。

步骤1：定义文法

文法的定义可采用BNF形式。例如，定义一个简单的数学表达式文法：

<expr> ::= <term> | <expr> + <term> | <expr> - <term>
<term> ::= <factor> | <term> * <factor> | <term> / <factor>
<factor> ::= <integer> | ( <expr> )
<integer> ::= [0-9]+

步骤2：设计递归函数

设计递归函数的目的是为了解析语句，构建该函数时，需要考虑语言单位之间的关系。以数学表达式为例，我们可以定义以下Python函数：

def parse_expr(tokens):
    term = parse_term(tokens)
    if len(tokens) > 0 and tokens[0].type in ('PLUS', 'MINUS'):
        op = tokens.pop(0)
        expr = parse_expr(tokens)
        return {'type': 'BINOP', 'term': term, 'op': op, 'expr': expr}
    else:
        return {'type': 'TERM', 'term': term}

def parse_term(tokens):
    factor = parse_factor(tokens)
    if len(tokens) > 0 and tokens[0].type in ('MULT', 'DIV'):
        op = tokens.pop(0)
        term = parse_term(tokens)
        return {'type': 'BINOP', 'term', factor, 'op': op, 'factor': factor}
    else:
        return {'type': 'FACTOR', 'factor': factor}

def parse_factor(tokens):
    if tokens[0].type == 'LPAR':
        tokens.pop(0)
        expr = parse_expr(tokens)
        tokens.pop(0)
        return {'type': 'EXPR', 'expr': expr}
    elif tokens[0].type == 'INT':
        return {'type': 'INT', 'value': int(tokens[0].value)}
    else:
        raise SyntaxError('Expected LPAR or INT')

在每个函数中，递归调用下一个函数来解析更深层次的语言单位，直到最后解析到原子层次（如整数）。

步骤3：解析语法树

最后，我们需要解析语法树，获取语句的结构信息，例如：

def evaluate(node):
    if node['type'] == 'INT':
        return node['value']
    elif node['type'] == 'EXPR':
        return evaluate(node['expr'])
    elif node['type'] == 'FACTOR':
        return evaluate(node['factor'])
    elif node['type'] == 'TERM':
        return evaluate(node['term'])
    elif node['type'] == 'BINOP':
        left = evaluate(node['term'])
        right = evaluate(node['expr'])
        if node['op'].type == 'PLUS':
            return left + right
        elif node['op'].type == 'MINUS':
            return left - right
        elif node['op'].type == 'MULT':
            return left * right
        elif node['op'].type == 'DIV':
            return left / right

3. 示例说明：简单数学表达式解析器

下面给出两个简单的例子，演示如何用Python实现简单递归下降Parser：

示例一

我们希望解析以下简单的数学表达式：

2+3*4

我们可以定义以下Token：

[Token(type='INT', value=2),
 Token(type='PLUS', value='+'),
 Token(type='INT', value=3),
 Token(type='MULT', value='*'),
 Token(type='INT', value=4)]

然后，我们通过以上步骤（定义文法、设计递归函数、解析语法树）实现数学表达式解析器。最后，我们获取解析结果，得到13。

tokens = [Token(type='INT', value=2),
          Token(type='PLUS', value='+'),
          Token(type='INT', value=3),
          Token(type='MULT', value='*'),
          Token(type='INT', value=4)]

tree = parse_expr(tokens)
result = evaluate(tree)
print(result)

示例二

我们再来看一下下面的表达式：

(2+3)*4

采用同样的方法，定义Token：

[Token(type='LPAR', value='('),
 Token(type='INT', value=2),
 Token(type='PLUS', value='+'),
 Token(type='INT', value=3),
 Token(type='RPAR', value=')'),
 Token(type='MULT', value='*'),
 Token(type='INT', value=4)]

然后，同样通过以上步骤实现递归下降Parser，并得到解析结果20。

tokens = [Token(type='LPAR', value='('),
          Token(type='INT', value=2),
          Token(type='PLUS', value='+'),
          Token(type='INT', value=3),
          Token(type='RPAR', value=')'),
          Token(type='MULT', value='*'),
          Token(type='INT', value=4)]

tree = parse_expr(tokens)
result = evaluate(tree)
print(result)

以上就是Python实现递归下降Parser的完整攻略，希望对你有所帮助。