Seminární práce z X36PJP

záhlaví

Autor: Jan Dohnal
Škola: ČVUT FEL
Semestr: 9. (2006/2007)
Předmět: X36PJP - Programovací jazyky a překladače

obsah

zadání
stručný popis řešení
překladová gramatika
funkční offline aplikace, online aplikace
závěr

zadání

Předmětem semestrální práce by měl být modul pro výpočet spolehlivostních charakteristik pro elektronický katalog intenzit poruch prvků letadlových soustav. Tento katalog obsahuje informace o intenzitách poruch, střední délce života a další údaje o více než 500 prvcích devíti letadlových soustav malého dopravního letadla.

Od výpočetního modulu očekáváme následující funkce:

Možnost vytvořit sériově-paralelní schéma vybraných prvků z databáze
Pro takto vytvořený systém spočítat hodnoty distribuční funkce přežití, doby do poruchy a střední doby do poruchy
Umožnit volbu typu rozdělení pro výpočty z předchozího bodu

Postup řešení: Vytvořit nástroj, který převede zadání formulované specifickým jazykem (viz dále) do vnitřní formy s následným výpočtem včetně možnosti vykreslení grafů spolehlivostních charakteristik (doby do poruchy, funkce přežití).

Sériový systém prvků. Předpokládejme, že prvky A a B jsou zapojeny do série, prvek A má intenzitu poruchy λA, prvek B má intenzitu poruchy λB. Za předpokladu, že doby do poruchy každého z obou prvků jsou nezávislé, s distribučními funkcemi FA(t), resp. FB(t), bude distribuční funkce doby do poruchy sériového systému

a funkce přežití

Pokud jsou rozdělení doby do poruchy obou prvků exponenciální, je

Paralelní systém prvků: Předpokládejme, že prvky C a D jsou zapojeny paralelně, prvek C má intenzitu poruchy λC, prvek D má intenzitu poruchy λD. Za předpokladu, že doby do poruchy každého z obou prvků jsou nezávislé, s distribučními funkcemi FC(t), resp. FD(t), bude distribuční funkce doby do poruchy paralelního systému

a funkce přežití

Pokud jsou rozdělení doby do poruchy obou prvků exponenciální, je

Sériově-paralelní systém: Program umožní „skládat“ prvky do sériově-paralelních struktur. Prvky by mělo být možné postupně přidávat k již vybrané skupině prvků nebo k jednotlivým vybraným prvkům. Při výběru uživatel stanoví způsob připojení: sériově nebo paralelně. Tímto způsobem bude možno vytvářet poměrně složité struktury. Modul by měl vytvořenou strukturu zobrazit ve formě schématu podobného níže uvedenému obrázku a poskytnout uživateli možnost editace již vytvořené struktury (odebrání/přidání prvku, změnu paralelního zapojení na sériové a opačně a podobně)

Literatura: Podrobnosti lze nalézt v kapitole 4 (Network modelling and evaluation of simple systems) v knize Billinton R., Allan R. N.: Reliability Evaluation of engineering systems. Plenum Publ. Co., New York, 1992.

stručný popis řešení

Pro naprogramování jsem využil skriptovacího jazyka PHP ver.5. Rozdělil jsem program do čtyř částí:

main.php - obslužný program. Obsahuje formulář pro vstup dat. Obsahuje formátování výstupu. Provádí opakované dotazy, testy a kontroluje přítomnost promněnných ve výrazu. A podává nápovědu ;)
global.php - globalní funkce.
- MySplitMinus($input,$pos) - rozhodne zda se na pozici $pos je unární - či ne ;)
- MySplit($input,$splitby) - vrátí pozici rozdělení výrazu $input podle $splitby s ohledem na závorky (např.: MySplit("(a+b)*(c-d)","+")==false)
- MyReturn($value) - pomocná funkce pro servisní výpisy
- MyInit($value) - pomocná funkce pro servisní výpisy
- TestZavorky($input) - otestuje závorky ve výrazu, vrací buď chybu, nebo true
- GetStep($value,$valuef,$valuet,$valuestep) - vrátí další hodnotu ve smyčce; $value=aktualní hodnota; $valuef=počáteční hodnota smyčky; $valuet=konečná hodnota smyčky; $valuestep=krok smyčky; Pokud není krok zadán dopočítám, jako 1/100 rozsahu.
- GetFinish($value,$valuef,$valuet) - určuje zda hodnota $value přesáhla konečnou hranici $valuet
test.php - lexikální analyzátor, funkce víceméně odpovídají neterminálním symbolům, vracejí buď chybu a nebo true==1
- IsKONST($input) - testuje zda je $input KONST
- IsCISLICE($input) - testuje zda je $input CISLICE
- IsCISLO($input) - testuje zda je $input CISLO
- TestGLOBAL($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro GLOBAL
- TestVYRAZ($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro VYRAZ
- TestVYRAZ2($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro VYRAZ2
- TestLAMBDA($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro LAMBDA
- TestLAMBDA2($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro LAMBDA2
- TestDEFINICE($input) - provádí test a rozdělení dle pravidel pro DEFINICE
calc.php - provádí výpočet hodnoty výrazu, neprovádí již kontrolu správnosti výrazu. Vstupními parametry jsou $input=vstupní výraz; $t,$x,$y,$z=vstupní proměnné, výstupem je realné číslo.
- CalcGLOBAL($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí výpočet a rozdělení dle pravidel pro GLOBAL
- CalcVYRAZ($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí výpočet a rozdělení dle pravidel pro VYRAZ
- CalcVYRAZ2($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí výpočet a rozdělení dle pravidel pro VYRAZ2
- CalcLAMBDA($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí výpočet a rozdělení dle pravidel pro LAMBDA
- CalcLAMBDA2($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí výpočet a rozdělení dle pravidel pro LAMBDA2
- CalcDEFINICE($input,$t=0,$x=0,$y=0,$z=0) - provádí deklarování a výpočet pro DEFINICE

Program umí počítat pro proměnné v souvislém rozsahu, dosazovat do konstant výrazy. Do budoucna bych ho chtěl ještě rozšířit o kreslení grafů a nákresů rozložení statistických funkcí.

Gramatiku lze rozšířit o další prvky. Např. logaritmy, derivace, goniometrické funkce.

gramatika

terminální symboly (přijímaná abecda): {a..z}, {0..9}, +, -, *, /, (, ), $, &, ^, ;, ,, ., =
neterminální symboly: GLOBAL, DEFINICE, KONST, VYRAZ, VYRAZ2, LAMBDA, LAMBDA2, CISLO, DCISLO, CCISLO, NCISLO, CISLICE
pravidla:

GLOBAL:=[VYRAZ][DEFINICE]
DEFINICE:=;[KONST]=[VYRAZ][DEFINICE]
DEFINICE:=ε
KONST:={a,b,c,d,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,s,u,v,w}
KONST:=e
VYRAZ:=[VYRAZ][VYRAZ2]
VYRAZ:=([VYRAZ])
VYRAZ:=-[VYRAZ]
VYRAZ:={x,y,z,t}
VYRAZ:=[CCISLO][DCISLO]
VYRAZ:=[KONST]
VYRAZ:=[LAMBDA]
VYRAZ2:=-[VYRAZ]
VYRAZ2:=+[VYRAZ]
VYRAZ2:=/[VYRAZ]
VYRAZ2:=*[VYRAZ]
VYRAZ2:=^[VYRAZ]
LAMBDA:=([LAMBDA])
LAMBDA:=R([VYRAZ])[LAMBDA2]
LAMBDA2:=$[LAMBDA]
LAMBDA2:=&[LAMBDA]
LAMBDA2:=ε
DCISLO:=.[NCISLO]
DCISLO:=,[NCISLO]
DCISLO:=ε
CCISLO:=[CISLICE][NCISLO]
CCISLO:=0
NCISLO:=[CCISLO]
NCISLO:=0[NCISLO]
NCISLO:=ε
CISLICE:={1,2,3,4,5,6,7,8,9}

priority binarních operací: &,$,^,*,/,+,-
tabulka FIRSTxFOLLOW:

pravidla	FIRST	FOLLOW
GLOBAL:=[VYRAZ][DEFINICE]	(,-,x,y,z,t,R,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0, a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,s,u,v,w	ε
DEFINICE:=;[KONST]=[VYRAZ][DEFINICE]	;	ε
DEFINICE:=ε	ε	ε
KONST:={a,b,c,d,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,s,u,v,w}	a,b,c,d,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,u,v,w	),+,-,*,/,^,;
KONST:=e	e	),+,-,*,/,^,;
VYRAZ:=[VYRAZ][VYRAZ2]	(,-,x,y,z,t,R,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0, a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,s,u,v,w	),+,-,*,/,^,;
VYRAZ:=([VYRAZ])	(
VYRAZ:=-[VYRAZ]	-
VYRAZ:={x,y,z,t}	x,y,z,t
VYRAZ:=[CCISLO][DCISLO]	1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
VYRAZ:=[KONST]	a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,s,u,v,w
VYRAZ:=[LAMBDA]	(,L
VYRAZ2:=-[VYRAZ]	-	),+,-,*,/,^,;
VYRAZ2:=+[VYRAZ]	+
VYRAZ2:=/[VYRAZ]	/
VYRAZ2:=*[VYRAZ]	*
VYRAZ2:=^[VYRAZ]	^
LAMBDA:=([LAMBDA])	(	),+,-,*,/,^,;
LAMBDA:=R([VYRAZ])[LAMBDA2]	R	),+,-,*,/,^,;
LAMBDA2:=$[LAMBDA]	$	),+,-,*,/,^,;
LAMBDA2:=&[LAMBDA]	&
LAMBDA2:=ε	ε
DCISLO:=.[NCISLO]	.	),+,-,*,/,^,;
DCISLO:=,[NCISLO]	,
DCISLO:=ε	ε
CCISLO:=[CISLICE][NCISLO]	1,2,3,4,5,6,7,8,9	),+,-,*,/,^,;,,,.
CCISLO:=0	0	),+,-,*,/,^,;,,,.
NCISLO:=[CCISLO]	1,2,3,4,5,6,7,8,9,0	),+,-,*,/,^,;,,,.
NCISLO:=0[NCISLO]	1,2,3,4,5,6,7,8,9,0
NCISLO:=ε	ε
CISLICE:={1,2,3,4,5,6,7,8,9}	1,2,3,4,5,6,7,8,9	),+,-,*,/,^,;,,,., 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0

rozkladová tabulka:

neterm

(

{x,y,z,t}

{1..9}

{a..w}`e`R`t

)

;

GLOBAL

DEFINICE

KONST

VYRAZ

6,7,10

VYRAZ2

LAMBDA

LAMBDA2

DCISLO

CCISLO

NCISLO

CISLICE

závěr

Na semestrální práci jsem si osvěžil znalost automatů a lexikálních analyzátorů. Zároveň má semestrální práce i své praktické využití.