Compiler第一次作业说明文档

编译原理

一、文法

模仿助教去年的作业，根据新的需求，加上自己的思考琢磨出了一个这样的文法，支持print和expression的任意排布，而且在print函数中支持计算等看到submission sample中的ReadMe.txt的时候已经晚了，所以作业时按照下面的文法来写的。

二、代码说明

经过思考以后，私以为有两种主要方式可以实现本次作业，一种就是写一个小的前端出来，基本啥五脏俱全，可以进行语法和词法分析，自然能输出计算结果以及语法树；还有一种就是直接按照文法去读取输入和计算，然后算出结果并且输出就行，此方法取巧之处在于只用识别print和其他变量的区别，且因为变量无需声明，如上文所示，自己想出来的文法相对简单，因此工程量更小。
笔者一开始是按照第一种思路去写，先仿照龙书后面的小前端去写，然后自己改代码，后面发现过于复杂，不必要，于是决定精简代码，采用第二种思路，但是在处理变量的相关问题时，发现采用小前端处理word的思路挺方便的，于是最后将代码分成了四个class:

• SimpleCalculator：程序入口，只有main函数
• Tag：记录了ID、INT、FLOAT来对变量的属性进行区分
• Var：用于变量的生成和标记，变量的值用Number进行声明，方便在计算中根据计算结果进行改变。
• Calculator ： 依据文法包含了所有主要的函数，文件的读取以";"为标记的一个statement语句为单位并将其读入到一个队列中，而后对队列进行分析和读取，expression的计算采用了递归的方式，并在递归中传递队列，解决了括号的问题。用链表记录每一个变量，来确定是否声明以及赋值。

三、困难

在编写代码过程中，遇到了一些困难，不过后面都逐一想办法解决了，用的是当时最快想到的方式，不一定是最优方案。

变量的赋值与运算

在运算过程中，数字和变量都首先被当作字符串进行分析，分析完成后，如何将变量和数字一同进行运算是一个问题。因此首先我创建了一个Var类，将分析到的数字返回成name空值的Var类型，并且更改相应的Tag标签为INT或者FLOAT。同时根据此重新定义加减乘除以及除零等边界条件的判定。

整数和浮点数的共同运算

运算过程中需要能同时允许整数和浮点数的共同运算，这也是Tag中INT和FLOAT的意义所在。不仅如此，为了将其整合到同一个类Var中，将value的值声明称了Number类型，由此也产生了一些小麻烦，比如值的转化等，number类型是不能直接进行运算的，因此，要在每一个加减乘除函数中对两个变量的标签进行判定并分类转化number为int或者float值进行运算。也正是在这个环节中，产生了浮点数的精度误差问题，这个问题一直没有得到解决。

expression的递归

整个计算过程采用了递归的方式，并传递队列，返回计算出的Var值，这样就解决了对括号的读取问题，同时简化了运算，这个时候corner case显得有些头疼，为此声明了一个unvalid的Var，专门用于边界条件的返回，并将其加入到了加减乘除运算的边界条件判定中。

四、测试用例

正确的打开方式在test.in文件中：

print(2/(1+2*3.5)*4);
a=(10.44*356+1.28)/2+1024*1.6;
b=a*2-a/2;
c1d23=a+b*b/5-(a-a*2)/b;
print(a);
print(b);
print(c1d23);

错误的打开方式在error1.in文件中：

a=(10.44*356+1.28)/2+1024*1.6;
c123=a+b*b/5-(a-a*2)/b;
e = a/0;
print(a);
print(c123);
print(e);

Windows环境下，calculator.bat文件内容如下：

@echo off
::set CALC environment
set CALC_PATH=%~dp0Simplecalculator.jar
::add CALC environment
SET CLASSPATH=%CLASSPATH%;%CALC_PATH%
::execute
java SimpleCalculator test.txt
java SimpleCalculator error.txt

测试环境为Windows PowerShell，直接运行，测试结果如下图

这个结果是和预期结果不符的，关于a、b、c1d23的输出都产生了一定的精度偏差。在追踪a的输出的时候发现最后一步加法仍为1858.96+1638.4，但是结果就变成了3497.3599，hin无奈······