張 宇，王 珂，劉樂云

（上海廣播電視衛(wèi)星地球站，上海 201114）

1 引言

計算機編譯原理在開發(fā)工具中是作為基礎(chǔ)進行實現(xiàn)的，可在常見的應(yīng)用場景下很少被采用。主要原因是有以下幾點：一是，應(yīng)用程序的實現(xiàn)主要是與用戶接觸，更多與自然語言以及自然行為有關(guān)，更偏向于模糊與概率，所以人工智能在這方向應(yīng)用的比較多也更合適。但在與設(shè)備通訊時，對于參數(shù)的判定要求真實，不存在模棱兩可的情況。因此，我們在開發(fā)這方面的程序時，會使用判定語句、條件語句和一些運算來計算出報警情況，在效率、安全和開發(fā)難度的綜合考慮下，我們會在程序中固化這些策略。但在長期的使用中發(fā)現(xiàn)，因為涉及的參數(shù)比較多，如果出現(xiàn)判斷策略的改變，這將導(dǎo)致較大的程序升級，升級就意味了測試與成本。為了提高維護效率以及避免這種情況的更新需求，通過對報警策略進行解釋表達式的方式進行開發(fā)，變得非常有價值。用戶只需要在程序里修改報警表達式，就可以滿足所有的報警策略方面的軟件升級。

2 報警策略的常見表達式、數(shù)據(jù)類型以及表達式的抽象結(jié)構(gòu)

在設(shè)備監(jiān)控中，常見的參數(shù)報警策略有以下一項或多項的與或組合：

⊙ 大于參考值。

⊙ 小于參考值。

⊙ 等于參考值。

⊙ 不等于參考值。

⊙ 在范圍內(nèi)（包括范圍）。

⊙ 在范圍外（包括范圍）。

⊙ 枚舉參數(shù)值。

在設(shè)備監(jiān)控中，常見的參數(shù)報警策略可能用到的數(shù)據(jù)類型：

⊙ 整形。

⊙ 浮點數(shù)。

⊙ 布爾數(shù)。

⊙ 字符串。

⊙ 時間。

⊙ ……

例如：當需要制定溫濕度報警時，我們可能寫入如下策略：

設(shè)定室內(nèi)溫度24℃為參考溫度，當溫度高于等于參考值2℃（26℃）時進行警告，當溫度低于等于參考值2℃（22℃）時進行警告，當溫度高于等于4℃（28℃）時報警，當溫度低于等于4℃（20℃）時進行報警。

else Normal（）；//溫度正常這樣的表達式對于一般的程序員來說沒有問題，但這些語句必須被寫入程序，當參考值由24調(diào)整為25時，我們的程序可能需要做一些調(diào)整，將所有的上下限做相應(yīng)的加1修改就可以了。但當這樣的調(diào)整很頻繁時，我們不得不修改程序的結(jié)構(gòu)，將參考值、當前值、警告時范圍、報警時范圍都考慮在內(nèi)，這樣將來再需要調(diào)整這些參考值時，就不再需要修改程序，只需要修改相關(guān)的參數(shù)就可以了。不過當上下限范圍發(fā)生變化或需要更多的報警級別時，修改相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)將變得非常復(fù)雜，更何況在設(shè)備監(jiān)控中需要采集的數(shù)據(jù)類型種類眾多，對于程序開發(fā)和后期維護是非常不利的。在這樣的背景下，通過表達式編譯方式的程序開發(fā)結(jié)構(gòu)被提出。

通過對眾多參數(shù)策略的羅列與比對，我們對報警策略表達式的抽象結(jié)構(gòu)做了以下幾點的總結(jié)：

⊙ 參考值的上下限范圍，上下范圍可能相同或不同，極限情況下范圍為0。

⊙ 周期內(nèi)的持續(xù)變化，可能是連續(xù)上升、下降，極端情況下可能是不變化。

⊙ 區(qū)分報警等級，也就是計算出數(shù)值，由數(shù)值對應(yīng)報警的形式（顏色、聲音和操作）。

3 表達式編譯的算法

表達式編譯算法的目的：能夠理解表達式的意圖，全面真實的反應(yīng)表達式結(jié)構(gòu)，能對每一個范疇內(nèi)的運算符進行運算，最終產(chǎn)生正確的結(jié)果，并將結(jié)果以數(shù)值形式展現(xiàn)出來。

首先，表達式是由數(shù)字、算符、數(shù)字分組符號（括號）、自由變量和約束變量等以能求得數(shù)值的有意義排列方法所得的組合。也就是說，表達式能夠被一般人理解的可見算式。

如 ：（（@+2）＜$）?l1 ：l0 ；

表達式的含義為：當前值+2小于參考值時返回長整形1否則返回長整形0；表達式運算符的關(guān)鍵字如表1中定義。

表1

運算符優(yōu)先級定義如表2。

表2

數(shù)據(jù)類型定義如表3。

表3

4 分析表達式的過程

我們就以（（@+2）＜$）?1l：0l；為例對表達式的轉(zhuǎn)換與計算做簡單的算法介紹：

（1）以下每個步驟，逐一處理每個字符。

（2）首先創(chuàng)建一個根表達式R。

（3）當讀到第1個左括號，創(chuàng)建表達式E0，將”（”寫入左目，連接到根結(jié)構(gòu)R的左目之下。

（4）讀到第2個左括號，再創(chuàng)建表達式E1，將”（”寫入左目，連接到表達式E0的左目之下。

（5）讀到 @，因為是變量，再次創(chuàng)建樹狀表達式E2，將”@”寫入左目，連接到E1左目之下。

（6）讀到+，因為是運算符，將直接寫入E2的操作符中。

（7）讀到2，因為是常數(shù)，將直接寫入E2的右目，E2表達式完成，回溯到E1。

（8）讀到），表示掛號完整，等待后續(xù)。

（9）讀到＜，因為是運算符，將直接寫入表達式E1的操作符中。

（10）讀到$，將直接寫入表達式E1右目，回溯到表達式E0。

（11）讀到?，因為是運算符，直接寫入操作符中。

（12）讀到1l，表示輸出數(shù)據(jù)類型為長整形，寫入右目。

（13）讀到，表示確定操作符為條件語句，等待第三目。

（14）讀到0l，表示輸出數(shù)據(jù)類型為長整形，寫入第三目。

（15）讀到；表示表達式結(jié)束，回溯到R。

（16）退出表達式構(gòu)造。

產(chǎn)生的表達式樹狀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

對產(chǎn)生的樹狀結(jié)構(gòu)進行計算：

（1）得到R。

（2）獲取E0左目。

（3）獲取E1左目。

（4）獲取E2左目@與E2右目相加，得到結(jié)果@1回溯到E1。

（5）將@1與$做比對，獲取結(jié)果TF，回溯到E0。

（6）如果TF=T，獲取結(jié)果1，否則獲取結(jié)果0，回溯到R。

（7）由R產(chǎn)生結(jié)果輸出。

對于每一種輸出的值，只要在數(shù)據(jù)庫中對該參數(shù)做好相應(yīng)的定義，如：字體顯示顏色、報警的聲音、操作行為等，就可以從展現(xiàn)角度視為不同的報警級別。如圖2所示。

圖2

5 結(jié)束語

修改程序構(gòu)架的時候擔心的運行效率問題并沒有成為瓶頸，解釋程序?qū)Γǎˊ+2）＜$）?1l：0l；這樣的表達式在普通PC上進行10億次的運算消耗的時間小于1秒。表達式解釋程序在應(yīng)用場景中可滿足日常的設(shè)備監(jiān)控的需要，并已在多個項目中廣泛使用。真正做到無需修改程序就可滿足參數(shù)添加和不同種類的報警策略的修改與設(shè)定。

[1] （美）阿霍（Aho，A，V）等著.李建中等譯.編譯原理.北京：機械工業(yè)出版社.