Розробка лінгвістичного забезпечення спеціалізованої програмної системи чисельного аналізу

Розроблено ефективний інструментальний засіб автоматизації розробки лінгвістичного забезпечення “FancyCC 3.0”, що реалізує запропонований в роботі підхід до аналізу споріднених мов.

Ключові слова: лінгвістичне забезпечення, чисельний аналіз, предметно-орієнтовані мови, синтаксичний аналіз, генерація компіляторів.

Levitsky V.G. Development of the linguistic support system for the mathematical software. - Manuscript.

The thesis of dissertation for a Candidate's degree in Technical Sciences by speciality 01.05.03 -- “Mathematical support and software for computers”. -- Institute of modelling problems of the power engineering NAS Ukraine, Kiev, 2001.

In this thesis linguistic subsystem of the software for the numerical analysis is developed. It includes both design of mathematical structures specific languages and development of appropriate compilers.

The method of linguistic subsystem design is proposed. It is based on the dividing of description functionality between the graphical interface of the software system and the specific languages for mathematical structures. Graphical treatment of mathematical formulas is also the part of the proposed method.

The problem of similarity for the specific languages for mathematical structures is formulated. The idea of adaptive parsing of similar languages is developed. Its advantages for the linguistic subsystem are considered both for the stage of developing and for the run-time stage.

Compiler construction toolkit “FancyCC 3.0” is developed, which realises the proposed method of parsing of similar languages.

Key words: linguistic software, numerical analysis, domain-specific languages, parsing, compiler generating.

Левицкий В.Г. Разработка лингвистического обеспечения специализированной программної системы численного анализа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.05.03 -- “Математическое и программное обеспечение вычислительных машин и систем”. -- Институт проблем моделирования в энергетике НАН Украины, Киев, 2001.

Диссертационная работа посвящена разработке лингвистического обеспечения программной системы численного анализа математических задач, что включает в себя как конструирование предметно-ориентированных языков описания задач численного анализа, так и построение трансляторов.

Основные программные средства для решения математических задач реализуют принцип использования предметно-ориентированных программных сред и языков, при этом чрезмерно усложняя описание математической задачи практически на всех этапах: в части лексики (большое количество зарезервированных слов, в частности, имен функций), синтаксиса (громоздкие конструкции, позаимствованные из языков программирования) и семантики (сложные принципы типизации і т.д.). И хотя желание иметь универсальное средство определения проблемы, неизменное для всего цикла решения математической задачи, гибкое и мощное, вполне оправдано, если вспомнить объем заданий и функциональность программных средств для решения математических задач, но все же использование предметно-ориентированных языков, усложненных до уровня языка программирования общего назначения следует признать приемом нежелательным, а в некоторых случаях (например, для использования в учебном процессе) и абсолютно недопустимым с точки зрения специфики конечного пользователя, который может в общем случае, и не иметь необходимых навыков программирования.

Для решения проблемы повышения эффективности взаимодействия пользователя с программным обеспечением решения математических задач в диссертационной работе предложена методика построения лингвистического обеспечения численного анализа, которая основана на нетрадиционном для данной предметной области распределении функций описания задачи между программным графическим интерфейсом и языком, а также на использовании графического ввода математических формул. При этом из предметно-ориентированных языков изымается функциональность определения вида вычислительной задачи: задание вида и условий анализа математической структуры осуществляется с помощью графического интерфейса программной системы.

Разработанные предметно-ориентированные языки описания задач численного анализа являются полностью декларативными и включают средства описания таких математических структур, как: конечные множества, числовые системы, функциональные отношения, дискретные группы, полиномы, векторное пространство, системы линейных алгебраических уравнений, системы нелинейных алгебраических уравнений, обыкновенные дифференциальные уравнения, задачи оптимизации.

Обнаружена родственность языков описания задач численного анализа, то есть существование в них определенного числа общих лингвистических объектов. На основе анализа функциональности языков описания математических структур предложено развить принцип использования одного из двух существующих вариантов построения подсистемы лингвистического обеспечения: а) применения одного универсального языка описания математических задач и одного компилятора; б) применение нескольких специализированных языков описания, лучше приспособленных к заданию конкретной математической структуры, и множества независимых компиляторов. Он превращен в принцип, в основе которого лежит использование нескольких специализированных родственных языков описания задач численного анализа и единого транслятора, способного во время исполнения программы приспосабливаться к разбору конкретного текущего языка.

В работе также разработана модифицированная процедура синтаксического анализа родственных языков. Доказаны: корректность предложенного подхода; преимущества его над существующим подходом как на этапе разработки, так и на этапе исполнения подсистемы лингвистического обеспечения; открытость для последующего наращивания транслятора родственных языков.

Показано, что использование существующих сред разработки лингвистического обеспечения не удовлетворяет потребностям архитектуры современной программной системы численного анализа математических задач. Разработано эффективное инструментальное средство автоматизации разработки лингвистического обеспечения численного анализа -- компилятор компиляторов “FancyCC 3.0”, который реализует принципы: упрощенной разработки языковых процессоров с использованием графического интерфейса пользователя; использования предметно-ориентированного языка определения формальных грамматик, из которого исключены фрагменты целевого языка программирования разработчика трансляторов; оптимизации одновременного использования множества родственных языков описания математических структур за счет модифицированной процедуры синтаксического анализа.

Ключевые слова: лингвистическое обеспечение, численный анализ, предметно-ориентированные языки, синтаксический анализ, генерация компиляторов.

Підписано до друку 25.04.2001

Формат 60?90/.16. Папір друк № 2.

Умовн. друк. арк. 0.93. Обл.-вид. арк. 0.93.

Тираж 100 прим. Зам. 52.

Редакційно-видавничий відділ ЖІТІ

10005, м. Житомир, вул. Черняхівського, 103

Размещено на Allbest.ru