Особенности реализации первой части в отчёте

coursework/report/report.tex

@@ -209,15 +209,169 @@
     \end{enumerate}
     
 
-    \newpage
+    % \newpage
-    \section {Математическое описание}
+    % \section {Математическое описание}
 
     
 
 
     \newpage
-    \section {Особенности реализации}
+    \section{Особенности реализации}
+    Согласно заданию для каждой части работы был создан отдельный проект \texttt{stack}.
 
+    \subsection{Часть 1: Синтаксический анализ арифметических выражений}
+    
+    \subsubsection{Тип Parser}
+    Тип \texttt{Parser} обеспечивает разбор входной строки по заданным правилам. Он принимает на вход список токенов (например, символов) и пытается разобрать их в соответствии с описанными правилами, возвращая либо результат с оставшейся частью строки, либо \texttt{Nothing}, если разбор не удался.
+    
+    Код типа \texttt{Parser} представлен в листинге~\ref{lst:parser_type}.  
+    \begin{itemize}
+        \item Вход: список токенов.
+        \item Выход: результат разбора в виде \texttt{Maybe ([tok], a)}.
+    \end{itemize}
+    
+    Для типа \texttt{Parser} определены представители классов типов для \texttt{Functor}, \texttt{Applicative} и \texttt{Alternative}. Представитель \texttt{Functor} позволяет применять функцию к результату разбора парсера. Представители \texttt{Applicative} и \texttt{Alternative} позволяют последовательно комбинировать разные парсеры и функции и составлять сложные парсеры из простых.
+
+\begin{lstlisting}[caption={Определение типа Parser и его представителей для классов типов Functor, Applicative и Alternative.}, label={lst:parser_type}]
+newtype Parser tok a =
+    Parser { runParser :: [tok] -> Maybe ([tok], a)}
+
+instance Functor (Parser tok) where
+    fmap g (Parser p) = Parser $ \xs ->
+        case p xs of
+            Nothing -> Nothing
+            Just (cs, c) -> Just (cs, g c)
+
+instance Applicative (Parser tok) where
+    pure x = Parser $ \toks -> Just (toks, x)
+    Parser u <*> Parser v = Parser $ \xs ->
+        case u xs of
+            Nothing -> Nothing
+            Just (xs', g) ->
+                case v xs' of
+                    Nothing -> Nothing
+                    Just (xs'', x) -> Just (xs'', g x)
+
+instance Alternative (Parser tok) where
+    empty = Parser $ \_ -> Nothing
+    Parser u <|> Parser v = Parser $ \xs ->
+        case u xs of
+            Nothing -> v xs
+            z -> z
+\end{lstlisting}
+
+    \subsubsection{Работа с арифметическими операциями}
+    В листинге~\ref{lst:Operation} представлен код определения класса \texttt{Operation}, а также нескольких вспомогательных функций для работы с ним. Тип используется для хранения одной из четырёх арифметических операций: сложение, вычитание, умножение и деление. Функция \texttt{operationToString} принимает значение типа \texttt{Operation} и возвращает его строковое представление. Функция \texttt{operationToOperator} также принимает значение типа \texttt{Operation}, а возвращает функцию, соответствующую арифметической операции.
+
+\begin{lstlisting}[caption={Определение типа Operation и функций для работы с ним.}, label={lst:Operation}]
+data Operation = Add | Sub | Mul | Div deriving Show
+
+operationToString :: Operation -> String
+operationToString op = case op of
+    Add -> "+"
+    Sub -> "-"
+    Mul -> "*"
+    Div -> "/" 
+
+operationToOperator :: Operation -> (Int -> Int -> Int)
+operationToOperator op = case op of
+    Add -> (+)
+    Sub -> (-)
+    Mul -> (*)
+    Div -> div 
+\end{lstlisting}
+    
+    \subsubsection{Базовые парсеры}
+    
+    В этом разделе рассматриваются основные парсеры, используемые для разбора арифметических выражений. Эти парсеры являются строительными блоками для более сложных выражений. Их код представлен в листинге~\ref{lst:base_parsers}.
+    
+    \begin{itemize}
+        \item \texttt{satisfy} — парсит символ, удовлетворяющий предикату, и возвращает его.
+        \item \texttt{char} — парсит один заданный символ и возвращает его.
+        \item \texttt{digit} — парсит одну цифру и возвращает в виде символа.
+        \item \texttt{skipSpaces} — парсит все пробелы пока не встретить символ, который пробелом не является.
+        \item \texttt{number} — парсит целое число (последовательность цифр) и возвращает в виде~\texttt{Int}.
+        \item \texttt{operation} — парсит арифметическую операцию (\texttt{+}, \texttt{-}, \texttt{*}, \texttt{/}) и возвращает как значение типа \texttt{Operation}.
+    \end{itemize}
+    
+\begin{lstlisting}[caption={Базовые парсеры}, label={lst:base_parsers}]
+satisfy :: (tok -> Bool) -> Parser tok tok
+satisfy pr = Parser $ \case
+    (c:cs) | pr c -> Just (cs, c)
+    _             -> Nothing
+
+char :: Char -> Parser Char Char
+char c = satisfy (== c)
+
+digit :: Parser Char Char
+digit = satisfy isDigit
+
+skipSpaces :: Parser Char String
+skipSpaces = many (char ' ')
+
+number :: Parser Char Int
+number = skipSpaces *> (strToInt <$> some digit)
+    where 
+    strToInt = foldl (\acc x -> acc * 10 + digitToInt x) 0
+
+operation :: Parser Char Operation
+operation = skipSpaces *> (
+        char '+' *> pure Add <|>
+        char '-' *> pure Sub <|>
+        char '*' *> pure Mul <|>
+        char '/' *> pure Div
+    )
+\end{lstlisting}    
+    
+    \subsubsection{Парсер expression}
+    Парсер \texttt{expression}, код которого представлен в листинге~\ref{lst:expression}, парсит выражение вида \texttt{<число> <операция> <число>}. В случае успеха возвращает кортеж вида: \texttt{(Int -- левый операнд, Operation -- операция, Int -- правый операнд)}. Является комбинацей парсеров \texttt{number} и \texttt{operation}. Не чувствителен к пробелам до выражения и внутри него, между операндами и оператором. Поглощает также пробелы после выражения с помощью парсера \texttt{skipSpaces}.
+    
+\begin{lstlisting}[caption={Код функции expression}, label={lst:expression}]
+expression :: Parser Char (Int, Operation, Int)
+expression = (,,) <$> number <*> operation <*> number <* skipSpaces
+\end{lstlisting}
+    
+    \subsubsection{Функция processExpression}
+    Код функции \texttt{processExpression} представлен в листинге~\ref{lst:processExpression}.  
+    Функция принимает строку, парсит её как выражение, вычисляет результат и возвращает строку с ответом. При ошибке парсинга генерирует ошибку.
+    
+    Вход: \texttt{String} — строка с выражением.  
+    Выход: \texttt{String} — результат вычисления в формате \texttt{a op b = result}.
+
+    Вспомогательная функция \texttt{calculateExpression} используется для вычисления результата. На вход она получает операнды и операцию, а возвращает вычисленное значение. Её код также представлен в листинге~\ref{lst:processExpression}.
+    
+\begin{lstlisting}[caption={Код функции processExpression}, label={lst:processExpression}]
+processExpression :: String -> String
+processExpression s = case runParser expression s of
+    Nothing -> error $ "Не удалось прочитать выражение: \"" ++ s ++ "\""
+    Just (cs, (a, op, b)) -> case cs of
+        [] -> show a ++ " " ++ operationToString op ++ " " ++
+                show b ++ " = " ++ show (calculateExpression (a, op, b)) ++ "\n"
+        _ -> error $ "Не удалось прочитать выражение: \"" ++ s ++ "\""
+
+
+calculateExpression :: (Int, Operation, Int) -> Int
+calculateExpression (a, op, b) = (operationToOperator op) a b
+\end{lstlisting}
+
+    
+    \subsubsection{Функция main}
+    Код функции \texttt{main} представлен в листинге~\ref{lst:main}.  
+    Функция \texttt{main} считывает имя файла у пользователя, читает файл, построчно обрабатывает каждое выражение с помощью \texttt{processExpression} и выводит результат.
+    
+    \begin{lstlisting}[caption={Код функции main}, label={lst:main}]
+    main :: IO ()
+    main =
+        putStrLn "Введите имя файла:" >>
+        getLine >>= \fileName ->
+        readFile fileName >>= \content ->
+        let expressions = lines content in
+        putStrLn $ concatMap processExpression expressions
+    \end{lstlisting}
+    
+
+    \subsection{Часть 2: Синтаксический анализ текста и генерация фраз}
+