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FirstFollowSet.cpp
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FirstFollowSet.cpp
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/*
* Copyright 2019 Rochus Keller <mailto:me@rochus-keller.ch>
*
* This file is part of the EbnfStudio application.
*
* The following is the license that applies to this copy of the
* application. For a license to use the application under conditions
* other than those described here, please email to me@rochus-keller.ch.
*
* GNU General Public License Usage
* This file may be used under the terms of the GNU General Public
* License (GPL) versions 2.0 or 3.0 as published by the Free Software
* Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in
* the packaging of this file. Please review the following information
* to ensure GNU General Public Licensing requirements will be met:
* http://www.fsf.org/licensing/licenses/info/GPLv2.html and
* http://www.gnu.org/copyleft/gpl.html.
*/
#include "FirstFollowSet.h"
#include <QtDebug>
FirstFollowSet::FirstFollowSet(QObject *parent) : QObject(parent),d_includeNts(false)
{
}
void FirstFollowSet::setSyntax(EbnfSyntax* syn)
{
if( syn == d_syn.constData() )
return;
clear();
d_syn = syn;
calculateFirstSets();
calculateFollowSets();
}
void FirstFollowSet::setIncludeNts(bool on)
{
d_includeNts = on;
}
void FirstFollowSet::clear()
{
d_syn = 0;
d_first.clear();
d_follow.clear();
}
Ast::NodeSet FirstFollowSet::getFirstNodeSet(const Ast::Node* node, bool cache) const
{
if( node && node->d_type == Ast::Node::Nonterminal && node->d_def && node->d_def->d_node )
node = node->d_def->d_node;
Ast::NodeSet res = d_first.value(node);
if( res.isEmpty() )
{
res = calculateFirstSet(node);
if( !res.isEmpty() && cache )
{
FirstFollowSet* set = const_cast<FirstFollowSet*>(this);
set->d_first[node] = res;
}
}
return res;
}
Ast::NodeRefSet FirstFollowSet::getFirstSet(const Ast::Node* node, bool cache ) const
{
// TODO: cache if need be
return EbnfSyntax::nodeToRefSet( getFirstNodeSet( node, cache ) );
}
Ast::NodeRefSet FirstFollowSet::getFirstSet(const Ast::Definition* d) const
{
if( d == 0 )
return Ast::NodeRefSet();
return getFirstSet( d->d_node );
}
Ast::NodeSet FirstFollowSet::getFollowNodeSet(const Ast::Node* node) const
{
if( node && node->d_type == Ast::Node::Nonterminal && node->d_def && node->d_def->d_node )
node = node->d_def->d_node;
Ast::NodeSet res = d_follow.value(node);
/* Wenn man die Repeats hier berechnet, kommt nicht dasselbe raus wie wenn man sie in calculateFollowSet2 berechnet!
if( node->d_quant == Ast::Node::ZeroOrMore && doRepeats )
// Wenn das Element wiederholt wird, erscheint auch sein eigenes First-Set als Teil des Follow-Sets
res += getFirstSet(1,node);
*/
return res;
}
Ast::NodeRefSet FirstFollowSet::getFollowSet(const Ast::Definition* d) const
{
if( d == 0 )
return Ast::NodeRefSet();
return getFollowSet( d->d_node );
}
Ast::NodeRefSet FirstFollowSet::getFollowSet(const Ast::Node* node) const
{
// TODO: cache if need be
return EbnfSyntax::nodeToRefSet( getFollowNodeSet( node ) );
}
Ast::NodeSet FirstFollowSet::calculateFirstSet(const Ast::Node* node) const
{
if( node == 0 || node->doIgnore() )
return Ast::NodeSet();
Ast::NodeSet res;
switch( node->d_type )
{
case Ast::Node::Terminal:
res << node;
break;
case Ast::Node::Alternative:
foreach( Ast::Node* sub, node->d_subs )
{
if( sub->doIgnore() )
continue;
// eine Alternative kann in jedes der Elemente verzweigen, also ist der Union das First Set
res += calculateFirstSet( sub );
}
break;
case Ast::Node::Sequence:
foreach( Ast::Node* sub, node->d_subs )
{
if( sub->doIgnore() )
continue;
res += calculateFirstSet( sub );
if( !sub->isNullable() )
break;
}
break;
case Ast::Node::Nonterminal:
if( !node->doIgnore() )
{
if( node->d_def == 0 || node->d_def->d_node == 0 )
res << node; // unechtes Terminal
else
{
res = d_first[node->d_def->d_node];
if( d_includeNts )
res += node;
}
}
break;
case Ast::Node::Predicate:
// ignore
Q_ASSERT(false); // wir können nie hier landen wegen oberstem node->ignore
break;
}
// Cache nützt während First-Kalkulation noch nichts,
// da während der Kalkulation über alle Definitions auch auf Ebene der Nodes einiges ändert.
return res;
}
void FirstFollowSet::calculateFirstSets()
{
// Implement algorithm by a fixed-point iteration
bool changed;
do
{
changed = false;
foreach( Ast::Definition* d, d_syn->getOrderedDefs() )
{
if( d->d_node == 0 // pseudoterminal, wird nicht hier behandelt, sondern beim NT, das darauf zeigt
|| d->doIgnore() )
continue;
Ast::NodeSet newValue = calculateFirstSet(d->d_node);
if( newValue != d_first[d->d_node] )
{
d_first[d->d_node] = newValue;
changed = true;
}
}
}while( changed );
// The computation will terminate because
// - the variables are changed monotonically (using set union)
// - the largest possible set is finite: T, the set of all tokens
// - the number of possible changes is therefore finite
// ich habe verifiziert, dass dieser altorithmus genau denselben output liefert wie der rekursive
// für den rekursiven galt:
// 2019-02-05 Output des Algorithmus mit Coco/R verglichen. Stimmt überein.
// dieser algo brauch 21 ms.
// der rekursive brauchte 20 ms.
}
void FirstFollowSet::calculateFollowSets()
{
bool changed;
do
{
changed = false;
for( int i = 0; i < d_syn->getOrderedDefs().size(); i++ )
{
Ast::Definition* def = d_syn->getOrderedDefs()[i];
if( def->d_node == 0 || def->doIgnore() )
continue;
//qDebug() << def->d_tok.d_val;
//changed |= calculateFollowSet(d);
changed |= calculateFollowSet2(def->d_node, false);
}
}while( changed );
}
static inline bool isNt( const Ast::Node* node )
{
return node->d_type == Ast::Node::Nonterminal ||
node->d_type == Ast::Node::Sequence ||
node->d_type == Ast::Node::Alternative;
}
static bool add(FirstFollowSet::Lookup& lkp, const Ast::Node* node, const Ast::NodeSet& rhs )
{
if( node->d_def )
{
Q_ASSERT(node->d_type == Ast::Node::Nonterminal );
node = node->d_def->d_node;
}
Ast::NodeSet& orig = lkp[node];
Ast::NodeSet lhs = orig;
lhs += rhs;
bool changed = false;
if( orig != lhs )
{
changed = true;
orig = lhs;
}
return changed;
#if 0
Ast::NodeSet lhs = lkp[node];
lhs += rhs;
bool changed = false;
if( lhs != lkp[node] )
{
changed = true;
lkp[node] = lhs;
}
return changed;
#endif
}
bool FirstFollowSet::calculateFollowSet2(const Ast::Node* node, bool addRepetitions )
{
// Dieser Algorithmus produziert ein identisches Follow-Set mit Coco/R wenn addRepetitions
// habe vollständigen 1:1-Vergleich gemacht.
if( node == 0 || node->doIgnore() )
return false;
// NT ---
// NT | T | SEQ | ALT
// SEQ ---
// NT | T | SEQ | ALT
bool changed = false;
switch( node->d_type )
{
case Ast::Node::Nonterminal:
if( node == node->d_owner->d_node )
{
// Spezialfall, wenn Definition nur ein NT enthält
Ast::NodeSet follow = d_follow[node];
// vereine das Follow Set dieses Nonterminals mit demjenigen dieser Production, in der sich das
// Nonterminal gerade befindet
changed |= add( d_follow, node, follow );
// Wiederholung wird weiter unten behandelt
}
break;
case Ast::Node::Alternative:
case Ast::Node::Sequence:
for( int i = 0; i < node->d_subs.size(); i++ )
{
// gehe durch alle Elemente der Sequence oder Alternative
Ast::Node* a = node->d_subs[i];
if( a->doIgnore() || !isNt(a))
continue;
// hier werden nur die Elemente von Seq und Alt betrachtet, die Nonterminals sind.
// Vorsicht: da wir in einer EBNF sind, ist jede Sequence und Alternative selber
// eine Production bzw. Nonterminal! Siehe https://stackoverflow.com/questions/2466484/converting-ebnf-to-bnf
Ast::NodeSet follow;
bool foundNn = false;
if( node->d_type == Ast::Node::Sequence )
for( int j = i + 1; j < node->d_subs.size(); j++ )
{
// Berechne im Falle einer Sequence das Follow Set ab dem aktuellen NT.
const Ast::Node* b = node->d_subs[j];
if( b->doIgnore() )
continue;
const Ast::NodeSet first = getFirstNodeSet(b);
follow += first;
if( !b->isNullable() )
{
// Jedes nullable b + das erste non-nullable b gehören zum Follow Set
foundNn = true;
break;
}
}
if( !foundNn )
{
// wenn es sich um ein Element einer Alternative handelt oder in einer Sequence alles bis ans
// Ende nullable war, wird das übergeordnete Follow Set runtergeholt
const Ast::NodeSet outer = d_follow[node];
follow += outer;
}
changed |= add( d_follow, a, follow );
// go down
changed |= calculateFollowSet2(a,addRepetitions);
}
break;
default:
break;
}
// das muss hier auf Ebene von node gemacht werden, da sonst Definition.d_node nicht berücksichtigt wird.
if( isNt(node) && node->d_quant == Ast::Node::ZeroOrMore ) // && addRepetitions )
{
// Wenn das Element wiederholt wird, erscheint auch sein eigenes First-Set als Teil des Follow-Sets
changed |= add( d_follow, node, getFirstNodeSet(node) );
// NOTE: wenn eine Alternative wiederholt, kann jedes Element potentiell vorkommen, es muss also das first
// von jedem Sub ins follow der Alternative. Das wird von getFirstSet(Alternative) bereits berücksichtigt
}
return changed;
}