Арифметические выражения: анатомия, разбор, программирование::Журнал СА 10.2013
www.samag.ru
     
Поиск   
              
 www.samag.ru    Web  0 товаров , сумма 0 руб.
E-mail
Пароль  
 Запомнить меня
Регистрация | Забыли пароль?
Журнал "Системный администратор"
Журнал «БИТ»
Наука и технологии
Подписка
Где купить
Авторам
Рекламодателям
Архив номеров
Контакты
   

  Опросы
  Статьи

Электронный документооборот  

5 способов повысить безопасность электронной подписи

Область применения технологий электронной подписи с каждым годом расширяется. Все больше задач

 Читать далее...

Рынок труда  

Системные администраторы по-прежнему востребованы и незаменимы

Системные администраторы, практически, есть везде. Порой их не видно и не слышно,

 Читать далее...

Учебные центры  

Карьерные мечты нужно воплощать! А мы поможем

Школа Bell Integrator открывает свои двери для всех, кто хочет освоить перспективную

 Читать далее...

Гость номера  

Дмитрий Галов: «Нельзя сказать, что люди становятся доверчивее, скорее эволюционирует ландшафт киберугроз»

Использование мобильных устройств растет. А вместе с ними быстро растет количество мобильных

 Читать далее...

Прошу слова  

Твердая рука в бархатной перчатке: принципы soft skills

Лауреат Нобелевской премии, специалист по рынку труда, профессор Лондонской школы экономики Кристофер

 Читать далее...

1001 и 1 книга  
19.03.2018г.
Просмотров: 9886
Комментарии: 0
Потоковая обработка данных

 Читать далее...

19.03.2018г.
Просмотров: 8099
Комментарии: 0
Релевантный поиск с использованием Elasticsearch и Solr

 Читать далее...

19.03.2018г.
Просмотров: 8199
Комментарии: 0
Конкурентное программирование на SCALA

 Читать далее...

19.03.2018г.
Просмотров: 5194
Комментарии: 0
Машинное обучение с использованием библиотеки Н2О

 Читать далее...

12.03.2018г.
Просмотров: 5872
Комментарии: 0
Особенности киберпреступлений в России: инструменты нападения и защита информации

 Читать далее...

Друзья сайта  

 Арифметические выражения: анатомия, разбор, программирование

Архив номеров / 2013 / Выпуск №10 (131) / Арифметические выражения: анатомия, разбор, программирование

Рубрика: Разработка /  Кафедра   | Дополнительные материалы

Алексей Вторников АЛЕКСЕЙ ВТОРНИКОВ, разработчик ПО для банков и страховых компаний (хотя не отказывается от интересных задач в других областях). Основной «недостаток» – предпочитает командную строку любым IDE

Арифметические выражения:
анатомия, разбор, программирование

Недостойно одаренному человеку тратить, подобно рабу, часы на вычисления.

Готфрид В.Лейбниц

Вне всяких сомнений, арифметические выражения поистине вездесущи. Алгоритмы их трансляции просты, по-своему изящны и универсальны. Знакомство с ними может сослужить добрую службу любому программисту

Что есть сейчас

Во многих языках программирования предусмотрены конструкции для вычисления арифметических выражений. Например, в JavaScript есть встроенная функция eval (), которой в качестве аргумента передается строка, содержащая выражение, команду или последовательность команд; следующий сценарий:

<HTML>

<HEAD>

<TITLE>Арифметические выражения (функция eval ())</TITLE>

</HEAD>

<BODY>

<SCRIPT LANGUAGE="JavaScript" TYPE="text/javascript">

document.write (eval ("(40 + 2) * 5"));

</SCRIPT>

</BODY>

</HTML>

отобразит в браузере ответ: 210. Сходная функция имеется также в PHP, Perl и многих других интерпретируемых языках.

В языке программирования Java (начиная с версии 6) добавлена похожая функциональность:

import javax.script.ScriptEngineManager;

import javax.script.ScriptEngine;

 

public class Test {

public static void main (String[] args) {

ScriptEngineManager mgr = new ScriptEngineManager ();

ScriptEngine engine = mgr.getEngineByName ("JavaScript");

try {

System.out.println(engine.eval ("(40 + 2) * 5"));

} catch (Exception ex) {

ex.printStackTrace ();

}

}

}

Нетрудно видеть, что здесь производятся вызов интерпретатора JavaScript и передача ему в качестве аргумента строки, представляющей собой арифметическое выражение. Но как такие выражения фактически вычисляются? Это отнюдь неочевидно, и в этой статье я расскажу, что происходит «за кулисами». Для начала небольшое напоминание о том, что такое стек.

Стек: главный герой

В своей знаменитой книге «Искусство программирования» (см. любое издание) Дональд Э.Кнут приводит следующее определение:

«Стек – это линейный список, в котором все операции вставки и удаления (и, как правило, операции доступа к данным) выполняются только на одном из концов списка».

Иными словами, стек – это память, доступ к элементам которой организован по принципу «последним вошел, первым вышел» (или LIFO, от англ. Last In First Out).

Стек представляет собой упорядоченную структуру данных, состоящую из отдельных элементов (ячеек). Элементы служат местом хранения данных.

Данные, хранящиеся в элементах стека, могут быть любыми: числами, символами или иными более сложными структурами; это определятся назначением стека и способом его реализации.

У стека имеется дно – место, начиная с которого в нем накапливаются элементы; очевидно, что в пустом стеке нет ни одного элемента. Новый элемент всегда помещается (синонимы – проталкивается, заносится; соответствующий англ. термин push) на место, указываемое вершиной стека; ранее имевшиеся данные утапливаются вглубь. Вместо термина «вершина» часто используется термин «голова».

Удаление (синонимы – выталкивание, снятие; соответствующий англ. термин pop) элемента производится в обратном порядке начиная с того, на который указывает голова стека. Количество элементов, находящихся в стеке в данный момент времени, характеризует его глубину; очевидно, что глубина пустого стека равна 0. Глубина может быть ограничена наперед заданной величиной или быть неограниченной.

Разумеется, на практике даже самый большой стек рано или поздно заполнится, и вся выделенная ему память будет занята. Такая ситуация называется переполнением стека (overflow). С другой стороны, возможна и противоположная ситуация (underflow), то есть попытка выборки из пустого стека. Качественная реализация стека должна «уметь» обрабатывать и предотвращать эти ситуации.

План действий

Обработка всякого арифметического выражения разбивается на три последовательных этапа:

  • выделение некоторых частей выражения (переменных, чисел, знаков операций и скобок); это задача лексического анализатора;
  • построение эквивалентной постфиксной формы;
  • вычисление выражения по ранее полученной постфиксной форме (в случае интерпретации) или генерация машинного кода (в случае компиляции).

Первые два этапа коротко называются трансляцией выражения.

Вообще алгоритмы, лежащие в основе трансляции арифметических выражений, служат основой трансляции многих других конструкций языков программирования. В примерах программного кода используется язык программирования Java (версии 6 и старше). Я рекомендую скачать исходный код (он невелик – чуть больше 300 строк) и, читая статью, сверяться с ним.

Статью целиком читайте в журнале «Системный администратор», №10 за 2013 г. на страницах 68-73.


Комментарии отсутствуют

Добавить комментарий

Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи

               Copyright © Системный администратор

Яндекс.Метрика
Tel.: (499) 277-12-41
Fax: (499) 277-12-45
E-mail: sa@samag.ru