UVa 134 Loglan A Logical Language

题目描述

Loglan\texttt{Loglan}Loglan是一种人造的逻辑语言，用于测试语言学中的一些基本问题（如Sapir-Whorf\texttt{Sapir-Whorf}Sapir-Whorf假设）。它的语法明确，文化中立，形而上简洁。题目要求判断给定的字符串是否为合法的Loglan\texttt{Loglan}Loglan句子。

句子由单词和名字组成，以句点.结束。单词以元音结尾，名字以辅音结尾。单词分为两类：

  • 小词（little words\texttt{little words}little words）：定义句子结构。
  • 谓词（predicates\texttt{predicates}predicates）：形式为CCVCV或CVCCV，其中C表示辅音，V表示元音。

给出的语法规则如下（已简化）：

A ⇒ a | e | i | o | u MOD ⇒ ga | ge | gi | go | gu BA ⇒ ba | be | bi | bo | bu DA ⇒ da | de | di | do | du LA ⇒ la | le | li | lo | lu NAM ⇒ {all names} PREDA ⇒ {all predicates} <sentence> ⇒ <statement> | <predclaim> <predclaim> ⇒ <predname> BA <preds> | DA <preds> <preds> ⇒ <predstring> | <preds> A <predstring> <predname> ⇒ LA <predstring> | NAM <predstring> ⇒ PREDA | <predstring> PREDA <statement> ⇒ <predname> <verbpred> <predname> | <predname> <verbpred> <verbpred> ⇒ MOD <predstring>

输入：多个句子，每句以.结尾，输入以#结束。句子可跨行，单词间可有多个空格。

输出：对每个句子输出Good或Bad!。

解题思路

本题是一个语法分析问题，适合使用自顶向下或自底向上的解析方法。由于规则较为复杂且涉及递归，我们可以采用递归下降或表驱动的解析方法。

关键点分析

  1. 单词分类：首先需要识别每个单词的类型（如A、MOD、BA、DA、LA、NAM、PREDA）。
  2. 递归结构：多个语法规则是递归定义的，例如<preds>和<predstring>。
  3. 句子结构：最终句子要么是<statement>，要么是<predclaim>。

方法选择

两种实现代码都使用了自顶向下的递归判断，但实现方式不同：

  • 第一种：为每个语法规则编写独立的判断函数，通过递归和拆分单词向量进行验证。
  • 第二种：使用表驱动的方法，将规则编码在表中，通过状态转换进行归约，类似于一个简单的下推自动机。

算法步骤（以第一种为例）

  1. 读取输入：按行读入，去掉句点，分割单词。
  2. 分类判断：
    • isPREDA(word)：检查是否为CCVCV或CVCCV。
    • isPredstring(words)：检查是否全部为PREDA。
    • isPreds(words)：递归检查<preds>结构。
    • isPredname(words)：检查LA <predstring>或NAM。
    • isStatement(words)：检查<predname> <verbpred> <predname>或<predname> <verbpred>。
    • isPredclaim(words)：检查<predname> BA <preds>或DA <preds>。
  3. 最终判断：句子为<statement>或<predclaim>即合法。

代码实现

第一种：递归函数法

// Loglan-A Logical Language// UVa ID: 134// Verdict: Accepted// Submission Date: 2016-01-01// UVa Run Time: 0.000s//// 版权所有（C）2016，邱秋。metaphysis # yeah dot net#include<bits/stdc++.h>usingnamespacestd;// A => a | e | i | o | uboolisA(charc){string vowel="aeiou";returnvowel.find(c)!=string::npos;}// MOD => ga | ge | gi | go | guboolisMOD(string word){returnword.length()==2&&word[0]=='g'&&isA(word[1]);}// BA => ba | be | bi | bo | buboolisBA(string word){returnword.length()==2&&word[0]=='b'&&isA(word[1]);}// DA => da | de | di | do | duboolisDA(string word){returnword.length()==2&&word[0]=='d'&&isA(word[1]);}// LA => la | le | li | lo | luboolisLA(string word){returnword.length()==2&&word[0]=='l'&&isA(word[1]);}// NAM => { all names }，最后一个字母为辅音字母。boolisNAM(string word){return!isA(word.at(word.length()-1));}// PREDA => { all predicates }，满足 CCVCV 或者 CVCCV 的模式，C 为辅音字母，// V 为元音字母。使用位操作，将字符位置编为一个二进制数进行判断。boolisPREDA(string word){if(word.length()!=5)returnfalse;intbitOr=0;for(inti=0;i<5;i++)bitOr|=((isA(word[i])?1:0)<<(4-i));return(bitOr==5||bitOr==9);}// <predstring> => PREDA | <predstring> PREDAboolisPredstring(vector<string>words){if(words.size()==0)returnfalse;for(inti=0;i<words.size();i++)if(!isPREDA(words[i]))returnfalse;returntrue;}// <preds> => <predstring> | <preds> A <predstring>boolisPreds(vector<string>words){if(words.size()==0)returnfalse;// 找到起始的 PREDA 或 Afor(inti=words.size()-1;i>=0;i--){if(isPREDA(words[i]))continue;elseif(words[i].length()==1&&isA(words[i][0])){if(i>0){vector<string>preds(words.begin(),words.begin()+i);returnisPreds(preds);}elsereturnfalse;}elsereturnfalse;}returntrue;}// <predname> => LA <predstring> | NAMboolisPredname(vector<string>words){if(words.size()==0)returnfalse;if(!isLA(words.front())&&!isNAM(words.front()))returnfalse;if(words.size()==1&&isNAM(words.front()))returntrue;if(isLA(words.front())){vector<string>predstring(words.begin()+1,words.end());returnisPredstring(predstring);}elsereturnfalse;returntrue;}// <statement> => <predname> <verbpred> <predname> | <predname> <verbpred>boolisStatement(vector<string>words){// 找到 <verbpred>inti,j;for(i=0;i<=(words.size()-2);i++)if(isMOD(words.at(i))){// 提取 <verbpred> 之前的 <predname>vector<string>predname(words.begin(),words.begin()+i);// 找到构成 <verbpred> 在 MOD 之后的所有 PREDA，若未到 words 的末端，// 则句子可能是 statement 的第一种模式，否则可能是第二种模式for(j=i+1;j<words.size();j++)if(!isPREDA(words[j]))break;if(j<(words.size()-1)){vector<string>nextPredname(words.begin()+j,words.end());returnisPredname(predname)&&isPredname(nextPredname);}elsereturnisPredname(predname);}returnfalse;}// <predclaim> => <predname> BA <preds> | DA <preds>boolisPredclaim(vector<string>words){// DA <preds>if(isDA(words.front())){vector<string>preds(words.begin()+1,words.end());returnisPreds(preds);}// <predname> BA <preds>for(inti=0;i<words.size();i++){if(isBA(words[i])){vector<string>predname(words.begin(),words.begin()+i);vector<string>preds(words.begin()+i+1,words.end());returnisPredname(predname)&&isPreds(preds);}}returnfalse;}// <sentence> => <statement> | <predclaim>boolisSentence(vector<string>words){if(words.size()==0)returnfalse;returnisStatement(words)||isPredclaim(words);}intmain(){vector<string>words;string line,word;while(getline(cin,line),line!="#"){// 读入字符串，将其转换为单词数组以便判定。stringnewLine(line);if(line.find('.')!=string::npos)newLine=newLine.substr(0,newLine.find('.'));istringstreamiss(newLine);while(iss>>word)words.push_back(word);if(line.find('.')!=string::npos){cout<<(isSentence(words)?"Good":"Bad!")<<endl;words.clear();}}return0;}

第二种：表驱动法

// Loglan-A Logical Language// UVa ID: 134// Verdict: Accepted// Submission Date: 2016-04-12// UVa Run Time: 0.000s//// 版权所有（C）2016，邱秋。metaphysis # yeah dot net#include<bits/stdc++.h>usingnamespacestd;constintGROUPS=14;constintNONE=-1,A=0,MOD=1,BA=2,DA=3,LA=4,NAM=5,PREDA=6,PREDSTRING=7,PREDNAME=8,PREDS=9,VERBPRED=10,PREDVERB=11,PREDCLAIM=12,STATEMENT=13,SENTENCE=14;vector<int>S;vector<string>W;intT[GROUPS][4]={{PREDA,NONE,PREDA,PREDA},{PREDA,NONE,NONE,PREDSTRING},{NAM,NONE,NONE,PREDNAME},{LA,NONE,PREDSTRING,PREDNAME},{MOD,NONE,PREDSTRING,VERBPRED},{A,PREDSTRING,PREDSTRING,PREDSTRING},{PREDSTRING,NONE,NONE,PREDS},{DA,NONE,PREDS,PREDCLAIM},{BA,PREDNAME,PREDS,PREDCLAIM},{VERBPRED,PREDNAME,NONE,PREDVERB},{PREDVERB,NONE,PREDNAME,STATEMENT},{PREDVERB,NONE,NONE,STATEMENT},{STATEMENT,NONE,NONE,SENTENCE},{PREDCLAIM,NONE,NONE,SENTENCE}};intgetSymbol(string word){string vowel="aeiou";if(word.length()==1&&vowel.find(word[0])!=word.npos)returnA;if(word.length()==2&&vowel.find(word[1])!=word.npos){if(word[0]=='g')returnMOD;if(word[0]=='b')returnBA;if(word[0]=='d')returnDA;if(word[0]=='l')returnLA;returnNONE;}if(vowel.find(word.back())==word.npos)returnNAM;if(word.length()==5){intbitOr=0;for(inti=0;i<5;i++)bitOr|=((vowel.find(word[i])!=word.npos?1:0)<<(4-i));if(bitOr==5||bitOr==9)returnPREDA;}returnNONE;}boolparse(){S.clear();for(inti=0;i<W.size();i++){intsymbol=getSymbol(W[i]);if(symbol==NONE)returnfalse;elseS.push_back(symbol);}returntrue;}boolgood(){if(!parse())returnfalse;for(inti=0;i<GROUPS;i++)for(intj=0;j<S.size();){if((S[j]!=T[i][0])||(~T[i][1]&&(!j||S[j-1]!=T[i][1]))||(~T[i][2]&&(j==(S.size()-1)||S[j+1]!=T[i][2]))){j++;continue;}j=~T[i][1]?S.erase(S.begin()+j-1)-S.begin():j;j=~T[i][2]?S.erase(S.begin()+j+1)-S.begin()-1:j;S[j]=T[i][3];}return(S.size()==1&&S[0]==SENTENCE);}intmain(){string line,word;while(getline(cin,line),line!="#"){stringtemp(line);if(line.find('.')!=string::npos)temp=temp.substr(0,temp.find('.'));istringstreamiss(temp);while(iss>>word)W.push_back(word);if(line.find('.')!=string::npos){cout<<(good()?"Good":"Bad!")<<endl;W.clear();}}return0;}

总结

本题考察了语法分析的基本能力，适合作为编译原理的练习题。两种解法各有特点：

  • 递归函数法：直观易理解，适合规则较少的情况。
  • 表驱动法：代码简洁，易于扩展，适合规则较多且结构清晰的情况。

在实际解题时，建议先理解语法规则，再选择合适的解析方法。本题的难点在于递归规则的判断和单词类型的准确识别。

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