தமிழ்

வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரங்களைப் (FSA) பயன்படுத்தி லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வின் அடிப்படைகளை ஆராயுங்கள். மூலக் குறியீட்டை டோக்கனைஸ் செய்ய கம்பைலர்கள் மற்றும் இன்டர்பிரட்டர்களில் FSA-க்கள் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகின்றன என்பதை அறியுங்கள்.

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு: வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரங்களில் ஒரு ஆழமான பார்வை

கணினி அறிவியல் துறையில், குறிப்பாக கம்பைலர் வடிவமைப்பு மற்றும் இன்டர்பிரட்டர்களின் வளர்ச்சியில், லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு ஒரு முக்கிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது. இது ஒரு கம்பைலரின் முதல் கட்டத்தை உருவாக்குகிறது, மூலக் குறியீட்டை டோக்கன்களின் ஒரு தொடராக உடைக்கும் பணியைக் கொண்டுள்ளது. இந்த செயல்முறையில் முக்கியச்சொற்கள், செயலிகள், அடையாளிகள் மற்றும் மாறிலிகளை அடையாளம் காண்பது அடங்கும். லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வில் ஒரு அடிப்படைக் கருத்து, இந்த டோக்கன்களை அடையாளம் கண்டு வகைப்படுத்த, வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரங்கள் (FSA), வரையறுக்கப்பட்ட ஆட்டோமேட்டா (FA) என்றும் அழைக்கப்படுவது பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த கட்டுரை FSA-க்களைப் பயன்படுத்தி லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு பற்றிய ஒரு விரிவான ஆய்வை வழங்குகிறது, அதன் கொள்கைகள், பயன்பாடுகள் மற்றும் நன்மைகளை உள்ளடக்கியது.

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு என்றால் என்ன?

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு, ஸ்கேனிங் அல்லது டோக்கனைசிங் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது எழுத்துக்களின் ஒரு வரிசையை (மூலக் குறியீடு) டோக்கன்களின் ஒரு வரிசையாக மாற்றும் செயல்முறையாகும். ஒவ்வொரு டோக்கனும் நிரலாக்க மொழியில் ஒரு அர்த்தமுள்ள அலகைக் குறிக்கிறது. லெக்சிக்கல் அனலைசர் (அல்லது ஸ்கேனர்) மூலக் குறியீட்டை எழுத்து வாரியாகப் படித்து, அவற்றை லெக்ஸீம்களாக தொகுக்கிறது, பின்னர் அவை டோக்கன்களுக்கு வரைபடமாக்கப்படுகின்றன. டோக்கன்கள் பொதுவாக ஜோடிகளாக குறிப்பிடப்படுகின்றன: ஒரு டோக்கன் வகை (எ.கா., IDENTIFIER, INTEGER, KEYWORD) மற்றும் ஒரு டோக்கன் மதிப்பு (எ.கா., "variableName", "123", "while").

உதாரணமாக, பின்வரும் குறியீட்டு வரியைக் கவனியுங்கள்:

int count = 0;

லெக்சிக்கல் அனலைசர் இதை பின்வரும் டோக்கன்களாக உடைக்கும்:

வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரங்கள் (FSA)

ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரம் (FSA) என்பது ஒரு கணிதவியல் கணக்கீட்டு மாதிரி ஆகும், இது பின்வருவனவற்றைக் கொண்டுள்ளது:

FSA-க்கள் பெரும்பாலும் நிலை வரைபடங்களைப் பயன்படுத்தி பார்வைக்கு குறிப்பிடப்படுகின்றன. ஒரு நிலை வரைபடத்தில்:

நிர்ணயிக்கப்பட்ட மற்றும் நிர்ணயிக்கப்படாத FSA

FSA-க்கள் நிர்ணயிக்கப்பட்டதாக (DFA) அல்லது நிர்ணயிக்கப்படாததாக (NFA) இருக்கலாம். ஒரு DFA-வில், ஒவ்வொரு நிலை மற்றும் உள்ளீட்டு சின்னத்திற்கும், மற்றொரு நிலைக்கு சரியாக ஒரு மாற்றம் உள்ளது. ஒரு NFA-வில், கொடுக்கப்பட்ட உள்ளீட்டு சின்னத்திற்கு ஒரு நிலையிலிருந்து பல மாற்றங்கள் இருக்கலாம், அல்லது எந்த உள்ளீட்டு சின்னமும் இல்லாத மாற்றங்கள் (ε-மாற்றங்கள்) இருக்கலாம்.

NFA-க்கள் மிகவும் நெகிழ்வானவை மற்றும் சில நேரங்களில் வடிவமைக்க எளிதானவை என்றாலும், DFA-க்கள் செயல்படுத்த மிகவும் திறமையானவை. எந்தவொரு NFA-ஐயும் அதற்கு சமமான DFA-ஆக மாற்றலாம்.

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்காக FSA-ஐப் பயன்படுத்துதல்

FSA-க்கள் லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்கு நன்கு பொருத்தமானவை, ஏனெனில் அவை வழக்கமான மொழிகளை திறமையாக அடையாளம் காண முடியும். ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன்கள் பொதுவாக டோக்கன்களுக்கான வடிவங்களை வரையறுக்கப் பயன்படுகின்றன, மேலும் எந்த ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷனையும் அதற்கு சமமான FSA-ஆக மாற்றலாம். லெக்சிக்கல் அனலைசர் இந்த FSA-க்களைப் பயன்படுத்தி உள்ளீட்டை ஸ்கேன் செய்து டோக்கன்களை அடையாளம் காண்கிறது.

எடுத்துக்காட்டு: அடையாளிகளை அங்கீகரித்தல்

அடையாளிகளை அங்கீகரிக்கும் பணியைக் கவனியுங்கள், அவை பொதுவாக ஒரு எழுத்தில் தொடங்கி அதைத் தொடர்ந்து எழுத்துக்கள் அல்லது இலக்கங்களால் இருக்கலாம். இதற்கான ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன் `[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]*` ஆக இருக்கலாம். அத்தகைய அடையாளிகளை அங்கீகரிக்க நாம் ஒரு FSA-ஐ உருவாக்கலாம்.

FSA பின்வரும் நிலைகளைக் கொண்டிருக்கும்:

மாற்றங்கள் பின்வருமாறு இருக்கும்:

உள்ளீட்டைச் செயலாக்கிய பிறகு FSA நிலை 1-ஐ அடைந்தால், உள்ளீடு ஒரு அடையாளியாக அங்கீகரிக்கப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டு: முழு எண்களை அங்கீகரித்தல்

இதேபோல், முழு எண்களை அங்கீகரிக்க நாம் ஒரு FSA-ஐ உருவாக்கலாம். ஒரு முழு எண்ணுக்கான ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன் `[0-9]+` (ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட இலக்கங்கள்).

FSA கொண்டிருக்கும்:

மாற்றங்கள் பின்வருமாறு இருக்கும்:

FSA உடன் ஒரு லெக்சிக்கல் அனலைசரை செயல்படுத்துதல்

ஒரு லெக்சிக்கல் அனலைசரை செயல்படுத்துவது பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியது:

  1. டோக்கன் வகைகளை வரையறுத்தல்: நிரலாக்க மொழியில் உள்ள அனைத்து டோக்கன் வகைகளையும் அடையாளம் காணவும் (எ.கா., KEYWORD, IDENTIFIER, INTEGER, OPERATOR, PUNCTUATION).
  2. ஒவ்வொரு டோக்கன் வகைக்கும் ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன்களை எழுதுதல்: ஒவ்வொரு டோக்கன் வகைக்கும் ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன்களைப் பயன்படுத்தி வடிவங்களை வரையறுக்கவும்.
  3. ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன்களை FSA-க்களாக மாற்றுதல்: ஒவ்வொரு ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷனையும் அதற்கு சமமான FSA-ஆக மாற்றவும். இதை கைமுறையாகவோ அல்லது Flex (Fast Lexical Analyzer Generator) போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்தியோ செய்யலாம்.
  4. FSA-க்களை ஒரு தனி FSA-ஆக இணைத்தல்: அனைத்து டோக்கன் வகைகளையும் அங்கீகரிக்கக்கூடிய ஒரு தனி FSA-ஆக அனைத்து FSA-க்களையும் இணைக்கவும். இது பெரும்பாலும் FSA-க்களின் யூனியன் செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி செய்யப்படுகிறது.
  5. லெக்சிக்கல் அனலைசரை செயல்படுத்துதல்: ஒருங்கிணைந்த FSA-ஐ உருவகப்படுத்துவதன் மூலம் லெக்சிக்கல் அனலைசரை செயல்படுத்தவும். லெக்சிக்கல் அனலைசர் உள்ளீட்டை எழுத்து வாரியாகப் படித்து, உள்ளீட்டின் அடிப்படையில் நிலைகளுக்கு இடையில் மாறுகிறது. FSA ஒரு ஏற்றுக்கொள்ளும் நிலையை அடையும் போது, ஒரு டோக்கன் அங்கீகரிக்கப்படுகிறது.

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்கான கருவிகள்

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு செயல்முறையை தானியக்கமாக்க பல கருவிகள் உள்ளன. இந்த கருவிகள் பொதுவாக டோக்கன் வகைகளின் விவரக்குறிப்பு மற்றும் அவற்றின் தொடர்புடைய ரெகுலர் எக்ஸ்பிரஷன்களை உள்ளீடாக எடுத்து, லெக்சிக்கல் அனலைசருக்கான குறியீட்டை உருவாக்குகின்றன. சில பிரபலமான கருவிகள் பின்வருமாறு:

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்காக FSA-ஐப் பயன்படுத்துவதன் நன்மைகள்

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்காக FSA-ஐப் பயன்படுத்துவது பல நன்மைகளை வழங்குகிறது:

சவால்கள் மற்றும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்கு FSA-க்கள் சக்திவாய்ந்தவை என்றாலும், சில சவால்களும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவையும் உள்ளன:

நிஜ உலகப் பயன்பாடுகள் மற்றும் எடுத்துக்காட்டுகள்

FSA-க்களைப் பயன்படுத்தும் லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு பல்வேறு நிஜ உலகப் பயன்பாடுகளில் விரிவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சில எடுத்துக்காட்டுகளைக் கருத்தில் கொள்வோம்:

கம்பைலர்கள் மற்றும் இன்டர்பிரட்டர்கள்

முன்னர் குறிப்பிட்டபடி, லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு என்பது கம்பைலர்கள் மற்றும் இன்டர்பிரட்டர்களின் ஒரு அடிப்படைப் பகுதியாகும். கிட்டத்தட்ட ஒவ்வொரு நிரலாக்க மொழி செயலாக்கமும் மூலக் குறியீட்டை டோக்கன்களாக உடைக்க ஒரு லெக்சிக்கல் அனலைசரைப் பயன்படுத்துகிறது.

டெக்ஸ்ட் எடிட்டர்கள் மற்றும் IDE-க்கள்

டெக்ஸ்ட் எடிட்டர்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த மேம்பாட்டு சூழல்கள் (IDEs) சிண்டாக்ஸ் ஹைலைட்டிங் மற்றும் குறியீடு நிறைவுக்காக லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வைப் பயன்படுத்துகின்றன. முக்கியச்சொற்கள், செயலிகள் மற்றும் அடையாளிகளை அடையாளம் காண்பதன் மூலம், இந்த கருவிகள் குறியீட்டை வெவ்வேறு வண்ணங்களில் ஹைலைட் செய்ய முடியும், இது படிக்கவும் புரிந்துகொள்ளவும் எளிதாக்குகிறது. குறியீடு நிறைவு அம்சங்கள், குறியீட்டின் சூழலைப் பொறுத்து சரியான அடையாளிகள் மற்றும் முக்கியச்சொற்களைப் பரிந்துரைக்க லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வைச் சார்ந்துள்ளன.

தேடுபொறிகள்

தேடுபொறிகள் வலைப்பக்கங்களை அட்டவணைப்படுத்தவும் தேடல் வினவல்களைச் செயலாக்கவும் லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வைப் பயன்படுத்துகின்றன. உரையை டோக்கன்களாக உடைப்பதன் மூலம், தேடுபொறிகள் பயனரின் தேடலுக்குத் தொடர்புடைய முக்கியச்சொற்களையும் சொற்றொடர்களையும் அடையாளம் காண முடியும். அனைத்து வார்த்தைகளையும் சிறிய எழுத்துக்களாக மாற்றுவது மற்றும் நிறுத்தக்குறிகளை அகற்றுவது போன்ற உரையை இயல்பாக்கவும் லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

தரவு சரிபார்ப்பு

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு தரவு சரிபார்ப்பிற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். உதாரணமாக, ஒரு சரம் மின்னஞ்சல் முகவரி அல்லது தொலைபேசி எண் போன்ற ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவத்துடன் பொருந்துகிறதா என்பதைச் சரிபார்க்க நீங்கள் ஒரு FSA-ஐப் பயன்படுத்தலாம்.

மேம்பட்ட தலைப்புகள்

அடிப்படைகளுக்கு அப்பால், லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு தொடர்பான பல மேம்பட்ட தலைப்புகள் உள்ளன:

முன்னோட்டம் (Lookahead)

சில நேரங்களில், லெக்சிக்கல் அனலைசர் சரியான டோக்கன் வகையைத் தீர்மானிக்க உள்ளீட்டுத் தொடரில் முன்னோக்கிப் பார்க்க வேண்டும். உதாரணமாக, சில மொழிகளில், `..` என்ற எழுத்து வரிசை இரண்டு தனித்தனி புள்ளிகளாகவோ அல்லது ஒரு ஒற்றை வரம்பு செயலியாகவோ இருக்கலாம். எந்த டோக்கனை உருவாக்க வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்க லெக்சிக்கல் அனலைசர் அடுத்த எழுத்தைப் பார்க்க வேண்டும். இது பொதுவாக படிக்கப்பட்ட ஆனால் இன்னும் பயன்படுத்தப்படாத எழுத்துக்களைச் சேமிக்க ஒரு இடையகத்தைப் (buffer) பயன்படுத்தி செயல்படுத்தப்படுகிறது.

சின்ன அட்டவணைகள் (Symbol Tables)

லெக்சிக்கல் அனலைசர் பெரும்பாலும் ஒரு சின்ன அட்டவணையுடன் தொடர்பு கொள்கிறது, இது அடையாளிகள் பற்றிய தகவல்களை, அவற்றின் வகை, மதிப்பு மற்றும் வரையறை எல்லை (scope) போன்றவற்றைச் சேமிக்கிறது. லெக்சிக்கல் அனலைசர் ஒரு அடையாளியைச் சந்திக்கும்போது, அது சின்ன அட்டவணையில் ஏற்கனவே உள்ளதா என்று சரிபார்க்கிறது. அப்படியிருந்தால், லெக்சிக்கல் அனலைசர் சின்ன அட்டவணையிலிருந்து அந்த அடையாளியைப் பற்றிய தகவலைப் பெறுகிறது. இல்லையென்றால், லெக்சிக்கல் அனலைசர் அந்த அடையாளியை சின்ன அட்டவணையில் சேர்க்கிறது.

பிழை மீட்பு (Error Recovery)

லெக்சிக்கல் அனலைசர் ஒரு பிழையை சந்திக்கும்போது, அது நளினமாக மீண்டு உள்ளீட்டைத் தொடர்ந்து செயலாக்க வேண்டும். பொதுவான பிழை மீட்பு நுட்பங்கள் வரியின் மீதமுள்ள பகுதியைக் கடந்து செல்வது, விடுபட்ட டோக்கனைச் செருகுவது அல்லது தேவையற்ற டோக்கனை நீக்குவது ஆகியவை அடங்கும்.

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்கான சிறந்த நடைமுறைகள்

லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு கட்டத்தின் செயல்திறனை உறுதிப்படுத்த, பின்வரும் சிறந்த நடைமுறைகளைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள்:

முடிவுரை

வரையறுக்கப்பட்ட நிலை இயந்திரங்களைப் பயன்படுத்தி லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு என்பது கம்பைலர் வடிவமைப்பு மற்றும் இன்டர்பிரட்டர் மேம்பாட்டில் ஒரு அடிப்படை நுட்பமாகும். மூலக் குறியீட்டை டோக்கன்களின் ஒரு தொடராக மாற்றுவதன் மூலம், லெக்சிக்கல் அனலைசர் குறியீட்டின் ஒரு கட்டமைக்கப்பட்ட பிரதிநிதித்துவத்தை வழங்குகிறது, இது கம்பைலரின் அடுத்தடுத்த கட்டங்களால் மேலும் செயலாக்கப்படலாம். FSA-க்கள் வழக்கமான மொழிகளை அங்கீகரிக்க ஒரு திறமையான மற்றும் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட வழியை வழங்குகின்றன, இது அவற்றை லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்விற்கு ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாக ஆக்குகிறது. கம்பைலர்கள், இன்டர்பிரட்டர்கள் அல்லது பிற மொழி செயலாக்க கருவிகளில் பணிபுரியும் எவருக்கும் லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வின் கொள்கைகள் மற்றும் நுட்பங்களைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். நீங்கள் ஒரு புதிய நிரலாக்க மொழியை உருவாக்குகிறீர்களா அல்லது கம்பைலர்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்து கொள்ள முயற்சிக்கிறீர்களா, லெக்சிக்கல் பகுப்பாய்வு பற்றிய ஒரு திடமான புரிதல் விலைமதிப்பற்றது.