函数绘图语言 西电编译原理大作业

Interpreter For Functional Painting Language

西电 编译原理大作业
Github地址：https://github.com/izcat/Interpreter4FPL
本项目已同步更新在Github主页上，具体代码实现不在此赘述。相关原理及参考资料请移步百度或见项目参考文件。

实验目的

实现函数绘图语言的解释器，通过实验加深对编译器构造原理和方法的理解，巩固所学知识。

• 会用正规式设计简单语言的词法；
• 会用产生式设计简单语言的语法；
• 会用递归下降子程序编写语言的解释器。

实验要求

语句原则：

1. 各类语句可以按任意次序书写，且语句以分号结尾。源程序中的语句以它们出现的先后顺序处理。
2. ORIGIN、ROT和SCALE 语句只影响其后的绘图语句，且遵循最后出现的语句有效的原则。
   例如，若有下述ROT语句序列：
   ROT IS 0.7 ；
   ROT IS 1.57 ；
   则随后的绘图语句将按1.57而不是0.7弧度旋转。
3. 无论ORIGIN、ROT和SCALE语句的出现顺序如何，图形的变换顺序总是：比例变换→旋转变换→平移变换
4. 语言对大小写不敏感，例如for、For、FOR等，均被认为是同一个保留字。
5. 语句中表达式的值均为双精度类型，旋转角度单位为弧度且为逆时针旋转，平移单位为点。

循环绘图（FOR-DRAW ）语句

语法：FOR T FROM 起点 TO 终点 STEP 步长 DRAW(横坐标, 纵坐标);

语义：令T从起点到终点、每次改变一个步长，绘制出由(横坐标，纵坐标)所规定的点的轨迹。

举例：FOR T FROM 0 TO 2*PI STEP PI/50 DRAW (cos(T), sin(T));

说明：该语句的作用是令T从0到2*PI、步长 PI/50，绘制出各个点的坐标(cos(T)，sin(T))，即一个单位圆。

比例设置(SCALE)语句

语法：SCALE IS (横坐标比例因子，纵坐标比例因子);

语义：设置横坐标和纵坐标的比例，并分别按照比例因子进行缩放。

举例：SCALE IS (100, 100);

说明：将横坐标和纵坐标的比例设置为1:1，且放大100倍。

比例设置(SCALE)语句

语法：SCALE IS (横坐标比例因子，纵坐标比例因子);

语义：设置横坐标和纵坐标的比例，并分别按照比例因子进行缩放。

举例：SCALE IS (100, 100);

说明：将横坐标和纵坐标的比例设置为1:1，且放大100倍。

坐标平移(ORIGIN)语句

语法：ORIGIN IS (横坐标，纵坐标);

语义：将坐标系的原点平移到横坐标和纵坐标规定的点处。

举例：ORIGIN IS (360, 240);

说明：将原点从(0, 0)平移到(360, 240) 处

角度旋转(ROT)语句

语法：ROT IS 角度；

语义：逆时针旋转角度所规定的弧度值。具体计算公式：
旋转后X=旋转前XCOS(角度)+旋转前YSIN(角度)
旋转后Y=旋转前YCOS(角度)-旋转前XSIN(角度)

举例：ROT IS PI/2;

说明：逆时针旋转PI/2，即逆时针旋转90度。

注释语句

作用：便于理解；
屏蔽暂时不需要的语句。
语法：// This is a comment line
或 -- 此行是注释
语义：// 或 -- 之后，直到行尾，均是注释

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实验过程

Version 1

代码详见 https://github.com/izcat/Interpreter4FPL/tree/master/version1

完成词法分析

词法分析器功能

• 输入：函数绘图语言源程序，以字符串形式传递给 Lexer 参数
• 输出：返回源程序进行词法分析得到的全部 Token，类型为列表

Update:

此版本 Lexer 会无法正确识别带小数点的浮点数！在version2中的 Lexer 才是正确写法！

Version 2

代码详见 https://github.com/izcat/Interpreter4FPL/tree/master/version2

已实现实验要求的函数绘图语言的全部功能
解释器执行的第一个程序结果（显示 'OK' 字样）：

修复Bug

由于新加入主界面的模块 main.py 无法正常 import 写好的 parser模块，因为会与 Python 的同名库冲突。
将全部模块改名，加上'my'前缀

不足

词法分析器与语义分析器没有完全分离，本解释器在语法分析阶段，未生成源代码的整体语法树，直接将绘制的点信息交给painter处理
缺少异常处理机制
没有完全面向对象开发

Version 3

代码详见 https://github.com/izcat/Interpreter4FPL/tree/master/version3

本次版本不涉及代码修复和功能修改，version2可以正常运行标准绘图源程序

在完成作业要求的基础上，本次更新增加了自定义颜色的语法
即
FOR T FROM T_start TO T_end STEP T_step DRAW (Point_x, Point_Y)
[OF (RED|GREEN|BLUE|YELLOW|BLACK)]

更改内容如下

• mylexer 模块新增记号类别 TokenType : OF，RED，GREEN，BLUE，YELLOW， BLACK
• mylexer 模块新增字符与记号的字典映射 TokenTypeDict :
  • OF = Token(TokenType.OF, "OF")
  • RED = Token(TokenType.COLOR, "RED")
  • GREEN = Token(TokenType.COLOR, "GREEN")
  • BLUE = Token(TokenType.COLOR, "BLUE")
  • YELLOW = Token(TokenType.COLOR, "YELLOW")
  • BLACK = Token(TokenType.COLOR, "BLACK")
• myparser 模块作少量改动，ForStatement 方法新增颜色识别语句，将获取颜色结果传给 Painter
• mypainter 模块内的 paint 方法
  • plt.plot(Painter.Points['X'], Painter.Points['Y'], '.'+Draw_color)
  • 参考自 https://blog.csdn.net/qiurisiyu2016/article/details/80187177
  • 第三个参数 'r', 'g', 'b', 'k'(Black),'y'(Yellow)
  • '.' 点标记 ',' 像素点

Version 4

代码详见 https://github.com/izcat/Interpreter4FPL/tree/master/version4

改进内容：

• 在version3的基础上，分离语法分析器 myparser 模块与语义分析器 mypainter 模块
• 重新设计了语法分析过程中的运行提示，增加了层级level参数，使递归调用的输出信息更友好
• 重写了 mypainter 模块，改用面向对象方式
  • Painter 类 接收绘图源程序代码，调用语法分析器 myparser.Parser
  • 将获取到的语法树交给 analyse 方法进行语义分析
  • 语义分析完成后，showPic 执行绘图
• 改进 main 程序入口模块，增加了打开文件选项，可以直接选择写好绘图源程序打开

结果展示