Python中使用PLY.YACC进行表达式解析

PLY（Python Lex-Yacc）是一个用于构建词法和语法解析器的Python库。它使用Lex和Yacc工具，这些工具是类似于Lex和Yacc的工具，用于构建解释器和编译器。

在Python中使用PLY.YACC进行表达式解析的步骤如下：

1. 定义语法规则：首先，需要定义所需语法的规则。这些规则使用BNF（巴科斯范式）形式，用于描述语法的结构。例如，下面是一个简单的数学表达式的语法规则：

    # Grammar rules
    def p_expression(p):
        '''
        expression : expression '+' expression
                    | expression '-' expression
                    | expression '*' expression
                    | expression '/' expression
                    | '(' expression ')'
                    | NUMBER
        '''
        if len(p) == 4:
            if p[2] == '+':
                p[0] = p[1] + p[3]
            elif p[2] == '-':
                p[0] = p[1] - p[3]
            elif p[2] == '*':
                p[0] = p[1] * p[3]
            elif p[2] == '/':
                p[0] = p[1] / p[3]
        elif p[1] == '(':
            p[0] = p[2]
        elif len(p) == 2:
            p[0] = p[1]

2. 编写词法解析器：词法解析器负责将输入转化为词法单元（tokens）。在PLY中，使用Lex模块来定义词法规则。下面是一个简单的词法规则的例子：

    # Lexical tokens
    tokens = (
        'NUMBER',
        'PLUS',
        'MINUS',
        'TIMES',
        'DIVIDE',
        'LPAREN',
        'RPAREN',
    )

    # Regular expression rules for simple tokens
    t_PLUS    = r'\+'
    t_MINUS   = r'-'
    t_TIMES   = r'\*'
    t_DIVIDE  = r'/'
    t_LPAREN  = r'\('
    t_RPAREN  = r'\)'

    # A regular expression rule with some action code
    def t_NUMBER(t):
        r'\d+'
        t.value = int(t.value)
        return t

3. 构建解析器：在PLY中，使用Yacc模块来构建解析器。构建解析器的步骤包括：

- 定义启动符号（start symbol）：定义解析器的入口点。

         start = 'expression'
   

- 定义解析器规则：Yacc规则使用Python函数的装饰器来声明。

         # Grammar rules
         @ply.yacc.production('expression : expression PLUS expression')
         @ply.yacc.production('expression : expression MINUS expression')
         @ply.yacc.production('expression : expression TIMES expression')
         @ply.yacc.production('expression : expression DIVIDE expression')
         @ply.yacc.production('expression : LPAREN expression RPAREN')
         def expression(p):
             # Handle different production rules
             if len(p) == 4:
                 if p[2] == '+':
                     p[0] = p[1] + p[3]
                 elif p[2] == '-':
                     p[0] = p[1] - p[3]
                 elif p[2] == '*':
                     p[0] = p[1] * p[3]
                 elif p[2] == '/':
                     p[0] = p[1] / p[3]
             elif p[1] == '(':
                 p[0] = p[2]
             elif len(p) == 2:
                 p[0] = p[1]
   

4. 构建解析器对象：使用Lexer和Parser对象构建解析器对象。

   lexer = lex.lex()
   parser = yacc.yacc()

5. 解析表达式：使用解析器对象解析表达式。使用解析器的parse方法传入待解析的表达式。

   result = parser.parse(expression_string)

下面是一个完整的示例代码，用于解析简单数学表达式：

import ply.lex as lex
import ply.yacc as yacc

# Lexical tokens
tokens = (
    'NUMBER',
    'PLUS',
    'MINUS',
    'TIMES',
    'DIVIDE',
    'LPAREN',
    'RPAREN',
)

# Regular expression rules for simple tokens
t_PLUS    = r'\+'
t_MINUS   = r'-'
t_TIMES   = r'\*'
t_DIVIDE  = r'/'
t_LPAREN  = r'\('
t_RPAREN  = r'\)'

# A regular expression rule with some action code
def t_NUMBER(t):
    r'\d+'
    t.value = int(t.value)
    return t

# Grammar rules
def p_expression(p):
    '''
    expression : expression '+' expression
                | expression '-' expression
                | expression '*' expression
                | expression '/' expression
                | '(' expression ')'
                | NUMBER
    '''
    if len(p) == 4:
        if p[2] == '+':
            p[0] = p[1] + p[3]
        elif p[2] == '-':
            p[0] = p[1] - p[3]
        elif p[2] == '*':
            p[0] = p[1] * p[3]
        elif p[2] == '/':
            p[0] = p[1] / p[3]
    elif p[1] == '(':
        p[0] = p[2]
    elif len(p) == 2:
        p[0] = p[1]

# Build the lexer
lexer = lex.lex()

# Build the parser
parser = yacc.yacc()

# Example usage
expression_string = "3 + 4 * (2 - 1)"
result = parser.parse(expression_string)
print(result)  # Output: 7

运行以上示例代码将输出结果为7，表示正确解析了给定的数学表达式。