Formel Diller ve Soyut Makineler

... konulu sunumlar: "Formel Diller ve Soyut Makineler"— Sunum transkripti:

1 Formel Diller ve Soyut Makineler
DÜZENLİ İFADELER & DÜZENLİ GRAMERLER

2 Chomsky Hiyerarşisi - Tip 3
Düzenli İfadeler Düzenli Diller Sonlu Durum Otomatları Düzenli Gramerler

3 Sonlu Durum Otomatları (FSA)
! m e e q0 q1 q2 q3 q4 DFSA e

4 Sonlu Durum Otomatları (FSA)
! m e e q0 q1 q2 q3 q4 e NFSA ! m e e q0 q1 q2 q3 q4 ε

5 Otomatların Denkliği - 1
‘abc’ ve ‘bac’ alt katarlarından en az birinin, en az bir kez içerildiği durumları tanıyan/arayan deterministik ve deterministik olmayan otomatlar Deterministik olmayan sonlu durum otomatları, deterministik sonlu durum otomatlarına göre problemlere daha soyut düzeyde ve daha kolay modellenebilir çözümler sunabilirler.

6 Otomatların Denkliği - 2

7 Boş Geçişli Sonlu Durum Otomatları
Boş geçişli sonlu otomatlar, deterministik olmayanlara benzer şekilde bir beşli olarak tanımlanır: DFA = <Q, Σ, δ, q0, F> Q : Sonlu sayıda durum içeren durumlar kümesi Σ : Sonlu sayıda giriş simgesinden oluşan alfabe q0: Başlangıç durumu (q0 ϵ Q) F : Son durumlar kümesi (F ⊆ Q) δ : Geçiş fonksiyonu (Q x (Σ U {ɛ})  2Q)

8 Sözcük Tanımada Boş Geçiş Kullanımı

9 DÜZENLİ İFADELER Regular ExpressIons

10 Düzenli İfadeler Biçimsel Tanım: Karakter katarı kümelerinin cebirsel olarak tanımlanmasını sağlayan bir gösterim yöntemidir (Stephen C. Kleene, 1956). Karakter dizileri içinde, belirlenen örüntüleri (pattern) taramaya yarar. Kullanım alanları: Arama motorları Bilgi edinimi (Information retrieval) Kelime işleme (Word processing) Veri doğrulama (Data validation) ... Herhangi bir düzenli ifade doğrudan NFSA’ya, buradan da DFSA’ya dönüştürülebilir. NFSA (backtracking), DFSA veya melez yöntemler kullanılarak gerçekleştirimleri yapılabilir.

11 Basit Düzenli İfadeler
En basit düzenli ifadeler karakterlerin sıralı biçimde dizilmesiyle oluşur. Düzenli ifadeler büyük – küçük harf duyarlıdır. /abc/ /okula/  ‘Ali okula gelmedi.’ /okul/  ‘Ali okula gelmedi.’ /a/  ‘Ali okula gelmedi.’ /okula gelmedi/  ‘Ali okula gelmedi.’ c a b q0 q1 q2 q3

12 Karakter Seçimi ve Aralıklar
Kare parantezler arasına yazılan karakterler, ‘veya’ (disjunction) işlemine tabi olurlar. /a[bc]/ ‘-’ işareti ile kare parantez içinde bir aralık belirtilebilir. /[Bb]ahçe/  Bahçe veya bahçe /[abc]/  a veya b veya c /[ ]/  Herhangi bir rakam /[A-Z]/  Herhangi bir büyük harf (İngiliz alfabesindeki 26 harften biri) /[a-z]/  Herhangi bir küçük harf (İngiliz alfabesindeki 26 harften biri) /[0-9]/  Herhangi bir rakam b a q0 q1 q2 c

13 Ekleme (Concatenation)
ε q0 qf q0 qf FSA1 FSA2

14 * ve + (Kleene star / plus)
‘*’ karakteri kendinden önce gelen karakterin veya düzenli ifadenin 0 veya daha fazla kez ardışık olarak tekrarlanabileceğini belirtir. /ab*c/  ac, abc, abbc, abbbc, … /[0-9][0-9]*/  bir veya daha fazla sayıda ardışık rakam ‘+’ karakteri kendinden önce gelen karakterin veya düzenli ifadenin 1 veya daha fazla kez ardışık olarak tekrarlanabileceğini belirtir. /ab+c/ /[0-9]+/  bir veya daha fazla sayıda ardışık rakam a b q0 q1 q2 c a b b q0 q1 q2 q3 c

15 Kleene * (Closure) ε ε ε q0 q0 qf qf FSA1 ε

16 | (pipe) Bu karakter örüntüler arasında ‘veya’ işlevi görür.
/abc|ab/ /elma|portakal/  elma veya portakal ‘()’ şeklindeki normal parantezler içine alınan ifadeler tek bir karaktermiş gibi işlenir. /a(bc|bd)/ /yüz(er|erler)/  yüzer veya yüzerler c a b q0 q1 q2 q3 a b c q0 q1 q2 q3 d

17 Birleşme (Union) q0 qf ε ε FSA1 q0 qf ε ε q0 qf FSA2

18 ? ve . ‘?’ karakteri kendinden önce gelen karakterin veya düzenli ifadenin seçimlik olduğunu belirtir. /ab?c/ /evleri?/  evler veya evleri /colou?r/  color veya colour ‘.’ karakteri tekil herhangi bir karakterin yerine geçebilir. /dö.me/  dökme veya dövme gibi a b q2 c q0 q1 q3 c

19 İfade Sınırları \b özel karakteri, kullanıldığı yere göre, aranan ifadenin önünde veya arkasında sınırlayıcı (boşluk gibi) karakterleri sınır olarak kabul eder. /\beli\b/  önünde ve arkasında boşluk olan ‘eli’ ifadesini bulur \B karakteri sınırlandırma olmayan durumu belirtir.

20 ^ (caret) ve $ ^ karakteri 3 farklı şekilde kullanılabilir.
Aralık için olumsuzlama /[^A-Z]/  büyük harf harici karakter /[^Ss]/  S veya s harici karakter /[^\.]/  nokta harici karakter Satır başına bağlama /^Avrupa/  satır başında ‘Avrupa‘ olan durum Normal karakter olarak kullanım /[e^]/  e veya ^ /a^b/  a^b örüntüsü $ karakteri ise normal bir karakter olarak kullanılabileceği gibi satır sonuna bağlama için de kullanılabilir. /gittiler\.$/  satır sonunda ‘gittiler’ olan durum

21 Sayaçlar Herhangi bir düzenli ifadenin ne kadar tekrarlanacağını belirtirler. {n}  kendinden önceki düzenli ifade n defa ardışık olmalıdır. {n, m}  kendinden önceki düzenli ifade en az n, en çok m defa ardışık olmalıdır. {n,}  kendinden önceki düzenli ifade en az n defa ardışık olmalıdır.

22 Operatör Öncelik Hiyerarşisi
En yüksekten en düşük öncelikli operatöre doğru sıralama şu şekildedir: Parantez () Sayaçlar * + ? {} Seriler veya bağlayıcılar  evler ^Yarın gelecek$ Veya  | (pipe)

23 Özel Operatörler \d  herhangi bir rakam ([0-9])
\D  rakam olmayan bir karakter ([^0-9]) \w  alfanümerik karakterler ve _ karakteri ([a-zA-Z0-9_]) \W  alfanümerik olmayan karakterler ([^\w]) \s  boşluk karakterleri ([ \r\t\n\f]) \S  boşluk olmayan karakter ([^\s]) \n  newline \r  carriage return \t  tab \f  form feed \.  nokta

24 Örnekler (\d{1,2}\/\d{1,2}\/\d{4}) (\w+@[a-zA-Z_]+?\.[a-zA-Z]{2,6})
Tarih  02/04/2010 (\d{1,2}\/\d{1,2}\/\d{4}) E-posta adresi IP adresi \b([0-9]{1,3})\.([0-9]{1,3})\.([0-9]{1,3})\.([0-9]{1,3})\b

25 Yer Değiştirme (Substitution)
Bazı durumlarda arama işlemine ek olarak, bulunan örüntü örneğinin yer değiştirmesi de gerekebilir. Bu işlem için düzenli ifadelerin temel tanımına ait olmayıp, gelişmiş bir özellik olan bellek kullanımı gereklidir. Bu özellik kullanıldığında ifade gücü Tip – 3 dillerin üzerine çıkar. Arama örüntüsü içinde ‘(‘ ile başlayıp, ‘)’ ile biten parçalara yer değiştirme işleminde, \1 gibi numaralı bir yazmaç (register) ile referansta bulunulur.

26 ELIZA (Weizenbaum - 1966) User: Men are all alike. ELIZA: IN WHAT WAY
User: They are always bugging us about something or other. ELIZA: CAN YOU THINK OF A SPECIFIC EXAMPLE User: Well, my boyfriend made me come here. ELIZA: YOUR BOYFRIEND MADE YOU COME HERE User: He says I am depressed much of the time. ELIZA: I AM SORRY TO HEAR YOU ARE DEPRESSED s/.* I am(depressed|sad) .*/I AM SORRY TO HEAR YOU ARE \1/ s/.* I am(depressed|sad) .*/WHY DO YOU THINK YOU ARE \1/ s/.* all .*/IN WHAT WAY/ s/.* always .*/CAN YOU THINK OF A SPECIFIC EXAMPLE/ Weizenbaum, Joseph "ELIZA – A Computer Program For the Study of Natural Language Communication Between Man and Machine" in: Communications of the ACM; Volume 9 , Issue 1 (January 1966): p

27 DÜZENLİ GRAMERLER Regular grammars

28 Düzenli Gramerlerin Bileşenleri
Bir düzenli gramer şu 4 bileşenden oluşur: N: Sonlu bir terminal olmayan semboller kümesi. S ϵ N: Başlangıç sembolü. T: Terminal semboller kümesi. P: Şu iki kural şemasından birine uyan yeniden yazma (üretim) kuralları: Y  α, X Y  β Y  ε ya da Y  X, α Y  ε (X, Y ∈ N ve α, β ∈ T)

29 Sonlu Durum Otomatlarının Düzenli Gramere Dönüştürülmesi (1)
SONLU DURUM OTOMATI: DÜZENLİ GRAMER: q0, q2 ve q3 yerine sırasıyla S, A ve B sembollerini kullanarak; S  1 S S  0 A A  0 A A  1 B B  0 B B  1 B A  1 B  0 B  1

30 Sonlu Durum Otomatlarının Düzenli Gramere Dönüştürülmesi (2)
SONLU DURUM OTOMATI: DÜZENLİ GRAMER: q0, q1, q2 ve q3 yerine sırasıyla S, A, B ve C sembollerini kullanarak; S  1 A S  0 B A  1 S A  0 C B  1 C B  0 S C  1 B C  0 A A  1 B  0 S  ϵ