解析上下文无关语法涉及根据语法定义的一组产生规则来分析符号序列。 这个过程在计算机科学的各个领域(包括网络安全)中都是基础,因为它使我们能够理解和操作结构化数据。 在这个答案中,我们将描述解析上下文无关语法的算法并讨论其时间复杂度。
解析上下文无关语法最常用的算法是 CYK 算法,以其发明者 Cocke、Younger 和 Kasami 的名字命名。 该算法基于动态规划,并按照自底向上解析的原理进行操作。 它构建一个解析表,表示输入子字符串的所有可能解析。
CYK算法的工作原理如下:
1. 初始化一个维度为 nxn 的解析表,其中 n 是输入字符串的长度。
2. 对于输入字符串中的每个终结符,用生成它的非终结符填充解析表中相应的单元格。
3. 对于从 2 到 n 的每个子字符串长度 l 以及从 1 到 n-l+1 的每个起始位置 i,执行以下操作:
A。 对于从 i 到 i+l-2 的每个划分点 p,以及每个产生规则 A -> BC,检查单元格 (i, p) 和 (p+1, i+l-1) 是否包含非终结符 B 和 C , 分别。 如果是,则将 A 添加到单元格 (i, i+l-1)。
4. 如果语法的起始符号出现在单元格(1,n)中,则可以从语法中导出输入字符串。 否则不能。
CYK算法的时间复杂度为O(n^3 * |G|),其中n是输入字符串的长度,|G| 是语法的大小。 这种复杂性是由用于填充解析表的嵌套循环引起的。 该算法检查每个子串长度的所有可能的划分点和产生规则,从而产生立方时间复杂度。
为了说明该算法,请考虑以下上下文无关语法:
S -> AB | 公元前
一个 -> AA | A
B -> AB | 乙
C -> 公元前 | C
以及输入字符串“abc”。 此示例的解析表如下所示:
| 1 | 2 | 3 |
——-|—–|—–|—–|
1 | 一个,S | 乙、丙 | S |
——-|—–|—–|—–|
2 | | 乙、丙 | 一个 |
——-|—–|—–|—–|
3 | | | C |
——-|—–|—–|—–|
在此表中,单元格 (1, 3) 包含起始符号 S,表示输入字符串“abc”可以从给定语法导出。
解析上下文无关语法的算法,例如CYK算法,使我们能够分析和理解结构化数据。 它通过构建解析表并根据语法的产生规则检查有效推导来进行操作。 CYK算法的时间复杂度为O(n^3 * |G|),其中n是输入字符串的长度,|G| 是语法的大小。
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