基於BNF正規化的M3中Schema板架語言的解析

基於bnf正規化的m3中schema板架語言的解析

by eattonton

摘要:m3系統中提供了一套完整的板架引數化建模系統，基於這套系統為設計員提供了建立船體結構的基礎。隨著m3在我國造船工業中的廣泛應用，理解m3這套引數化系統的建模系統變得很有必要。引數化建模中除了提供了介面輸入引數外，還提供了schema語句的方式。這篇文章將對schema(sch)語句進行語義的解析。

關鍵字:m3, schema, bnf

1.      前言

m3憑藉其強大的引數化建模系統，能夠為設計員在船體建模方面提供無與倫比的靈活性及規範性，使其能夠建模市面上所有的船型。也正是基於此，m3廣泛應用於船舶工業。m3引數化建模提供了一種sch的描述語言，通過sch語句能夠編輯模型。相比，介面輸入建立模型相比。通過sch語言建立模型具有如下優勢：

優勢1.語言編輯模型具有更強的靈活性，各種引數可以靈活的組合，以滿足設計的需要。

優勢2.對於同一種結構，可以有多種語義的表達方式。這就為建模實現方式提供了靈活性。

優勢3.基於語義的引數化建模，可擴充套件性好。可以通過二次開發的形式，批量快速的生成和編輯語句，同時修改模型。

sch語句是使用者在文字中輸入的，是以文字的形式提供給計算機端的。需要把這些文字解析(parser)成計算語言，電腦程式才能執行這些語句。這邊檔案將介紹，利用bnf正規化構建sch語言的計算機結構，並通過解析程式轉換成我們需要的計算機**。

2.      bnf正規化

bnf是「backus naur form」的縮寫。john backus和peter naur首次引入一種形式化符號來描述給定語言的語法。bnf出現的很早，早期用在對計算機語言的描述，後來隨著技術的發展。bnf也用於對語言的解析，是一種語言的語言。限於篇幅，這篇文章就不展開了。這裡列舉一些bnf正規化的規則:

::=   表示 定義為

|     表示  或者

< >   表示類別名字

需要用到的就這麼點，但是這足夠了。在這篇文章展開之前，先舉乙個加法的及其簡單的例子。

2.1    例子

「1+2」是乙個很簡單的加法公式，當我們以文字的形式給計算機處理時，需要考慮如何把這個公式翻譯成計算機能懂的語言。在高階語言中都有eval函式，直接把文字公式轉換成執行程式。但是，如果沒有這些高階功能，如何去實現這個功能呢。這就需要用到計算機的編譯開發。

針對這個加法公式，並利用編譯原理。我們的思路是這樣的，首先進行詞法分析，分析得到所包含的數字以及符號，再轉換成計算機語言，對該公式進行運算，獲得我們想要的結果。

詞法分析是第一步，也是最重要的一步。可以利用的工具有bnf正規化，正規表示式等。但是正規表示式無法表達遞迴等複雜的語言表達。而bnf在這方面確實優勢。加法公式的bnf的表述如下:

::= [0123456789]*

!公式::= '+' |

表示整數

表示加法公式 而且是遞迴的，也就是說 1+2+3這樣的演算法也是支援的。

有了bnf正規化，下一步就是找乙個解析器。可以利用的解析器也是比較多的，如yecc, goldparser等。通過bnf和解析器組合，這段文字就能被計算機執行了。

bnf主要還是作為編譯開發的一部分，編譯開發又是很底層，很深奧的開發。就需要掌握更多的知識，這篇文章顯然無法達到那樣的高度。只能利用現有的工具，作為工程上面的應用。

3.      schema語句

板架建模需要用的schema語句，語句是格式如下:

not, r50,  cor=1;

其中not為型別字段(statement keyword)

r50為貫穿孔的規格字段

cor=1 表示貫穿孔的位置，它由keyword和value通過等號表示。

schema語句表達模型的方式靈活，在實際建模使用中也是使用極為頻繁。schema語句的bnf正規化表達如下:

::=   |

| ::=

::= [,]

((,|/) {}  )  (...)

上面只是乙個通用的表達，對於具體的某種型別的語句，需要具體的限定，這樣才能把語句文字，解析成我們想要的計算機程式執行物件。

schema語句的具體使用和參考，可以看m3幫助文件(document),hullàplanar modellingàdesign language of tribon hull modelling

4.      語句解析例子

有了前面的分析基礎，下面我們來做乙個具體的sch語句分析。由於整個sch語句體系，還是比較複雜，需要投入一定的精力來完成這個操作。這裡我們列舉了notch孔的語句解析過程。

4.1    分析notch孔的種類

m3系統中板架上面的notch孔按照定位的不同分為以下三種:沿著邊界布置(along a limit),沿著焊縫布置(for seam),沿著角點布置(at corner)

4.2    構建bnf正規化

根據幫助文件，根據這三種型別構建sch語言的bnf正規化描述。

第一，定義notch的規格，下面我們列舉了了其中幾種，如r50

::= 'r'

|'rw'

|'keh''*'

|'keh''*''*'

|'keh''*''*''*'

|'kuh''*'

第二，定義沿著邊界布置

::=  ,lim=

,u|v|x|y|z=

[,along]

第三，沿著焊縫布置

::= [,]

,seam= , (1 ... 25) [,ref]

第四，沿著角點布置

::=, cor=(1 ... 25)

[,lim=(1 ... 25)]

第五，notch語句

::='not,'』,』

|'not,'』,』

|'not,'』,』

其中 ::=::= 為整形資料結構

4.3    建立notch的類

這裡的類是物件導向語言的概念，這裡我們使用c#語言。就是一種物件導向的語言。為了使解析出來的內容能夠被計算機程式執行，就必須建立乙個notch類物件，把解析出來的物件執行在我們的程式中。

4.4    使用解析器parser

上面也提到過解析器，解析器就是能夠根據bnf定義的語義，對sch語句進行解析，並把解析結果例項化乙個類的物件。我們這裡選擇了乙個開源的parser程式。這樣大大的提高了我們開發的效率，也為工程的實際應用提高了可靠性。

通過上面的幾步，實現了我們的目標，能夠把notch語句，轉換成乙個notch類物件。這個物件就能夠很方便的在我們的電腦程式中使用。

5.      小結

這篇文章雖然沒有貼出程式截圖和程式的原始碼，但是基本描述了sch解析的程式實現思路。個人覺得編寫程式，前期的準備很重要。把程式的思路先理清楚，需要使用的工具都弄明白。後續的**編寫就會方便很多。而且程式出來的功能也會更加的滿足我們需求。

sch語言實際是一種小眾的指令碼語言，但是，我們看到了這種語言的強大之處。在m3中還有很多使用這種指令碼語言，來實現功能的地方。這些指令碼語言的使用大大的提高了m3的應用範圍。這也是m3廣泛的被全球的造船企業接受的原因。這篇文章使用bnf正規化為基礎，利用parser解析器技術，對指令碼語言進行解析。為後續充分使用好m3軟體提供了基礎，也為國內想開發高水準的行業解決方案軟體，提供了一點點程式設計方面的小技巧。

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