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     項目來源于湖北省教育廳科學技術(shù)研究計劃項目《圖文法關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》，編號：B2013101 針對一維字符語言建立的形式語言理論對計算機科學的發(fā)展起到了重大的作用。但是，隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，特別是可視化人機交互界面技術(shù)的發(fā)展，具有圖操作功能的可視化語言必將扮演越來越重要的角色。可視化的圖語言表達更直觀、語義更豐富、操作更簡便。由于基于一維字符串的形式化理論不能更好地描述圖對象間的二維特性，于是，產(chǎn)生了基于圖的二維圖文法。圖文法可以為可視化圖語言提供準確的語法規(guī)范、為圖語言的定義、圖生成器的構(gòu)造及分析器的構(gòu)造奠定必要的理論基礎(chǔ)。 早在二十世紀六十年代就有人提出采用圖文法的方法來解決有關(guān)圖形處理的問題。國外對圖文法的研究較多，國內(nèi)相對較少。近幾年，國內(nèi)已有幾個高校開始了這方面的工作。不足的是，這些研究中的大多數(shù)都只局限于對上下文無關(guān)文法的考慮，而上下文無關(guān)文法描述和處理具有復雜結(jié)構(gòu)和關(guān)系的二維數(shù)據(jù)的能力較差。為了方便描述和處理結(jié)構(gòu)復雜的圖，近些年來，人們開始對上下文相關(guān)圖文法進行研究，但是該研究領(lǐng)域目前還存在不少有待深入探討的問題。其中，文法從一維擴展到二維所引出的嵌入問題（Embedding Problem） ，是首先要解決的問題，在此基礎(chǔ)上，文法的成員可判定性、表達能力、以及文法分析器的計算復雜性等也都是值得深入研究的問題。 圖文法的理論研究主要采用基于代數(shù)的方法和基于幾何的方法，分別以代數(shù)理論（范疇論）和集合論為基礎(chǔ)來形式化定義和描述圖文法的機制。圖文法分為上下文無關(guān)圖文法和上下文相關(guān)圖文法。上下文無關(guān)圖文法在處理復雜關(guān)系和結(jié)構(gòu)的二維數(shù)據(jù)上能力較弱。近年來，人們開始對上下文相關(guān)圖文法進行研究。目前較為流行的上下文相關(guān)圖文法主要有Rekers和Schurr的LGG、Zhang等人的RGG以及Adachi等人提出的NCE CSGG，河海大學的曾曉勤老師等人提出了EGG。LGG將刻畫上下文的邊與結(jié)點同時引入產(chǎn)生式的左右兩端，解決了嵌入問題。LGG的語法形式較為直觀、易于理解，但其分層方法和語法分析算法過于復雜，不實用。RGG將圖中的結(jié)點使用雙層結(jié)構(gòu)表示，并引入標號機制解決嵌入問題，但不夠直觀、難于理解，在實際應(yīng)用上較難。NCE CSGG在產(chǎn)生式規(guī)則中給出連接指令，明確指出邊與結(jié)點的連接要求，避免了懸邊的產(chǎn)生，但在實際應(yīng)用中構(gòu)造產(chǎn)生式規(guī)則和連接指令較復雜。EGG以邊作為上下文來構(gòu)造圖文法，目前仍在不斷完善中。 圖文法應(yīng)用十分廣泛，特別是在軟件可視化和信息可視化方面。它是可視化圖語言的語法描述與分析的有力工具，如ER圖、數(shù)據(jù)流圖、控制流圖等；也是軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、軟件工程描述與設(shè)計的有力工具。 綜上所述，針對圖文法自身的諸多理論問題還有待更深入地研究。另外，在圖文法的應(yīng)用方面雖然取得了一些研究成果，但在針對二維圖處理的諸多領(lǐng)域的應(yīng)用上還有待探索。 技術(shù)原理：主要應(yīng)用于軟件可視化領(lǐng)域，涉及到的相關(guān)技術(shù)有：基于度序列分組的圖同構(gòu)判斷技術(shù)；給出了產(chǎn)生式選擇無關(guān)條件的判斷條件，提高了產(chǎn)生式選擇無關(guān)條件判斷的效率，降低了歸約算法的時間復雜度；提出了圖文法并行歸約的條件，在并行歸約的情況下，提高了歸約的時間效率。 性能指標:圖文法的歸約效率：傳統(tǒng)的圖文法歸約算法的時間復雜度為指數(shù)級。實際指標：通過度序列分組技術(shù)、產(chǎn)生式無關(guān)條件的判斷及并行歸約算法，可有效提高歸約的效率。在產(chǎn)生式滿足選擇無關(guān)條件的情況下使時間復雜度降為多項式級。 1、圖文法形式化方法 本課題擬以圖論為工具，從分析圖柄與主圖間的連接邊入手，研究用邊來表示和處理上下文信息，在對圖進行分析和變換時更加方便和直觀，而不需要進行圖格式上的轉(zhuǎn)換。 2、圖文法歸約方法 本項目提出了產(chǎn)生式選擇無關(guān)條件的判斷條件，提高了判斷的效率，從而降低了歸約的時間復雜度達到多項式級。 3、圖文法的應(yīng)用 本課題則嘗試去探索上下文相關(guān)圖文法在某個計算機相關(guān)領(lǐng)域中的一類基本問題中的應(yīng)用，試圖給出此類應(yīng)用的一般途徑，這是以前的研究工作中所沒有涉及到的。 本成果可用于軟件可視化及軟件自動生成等領(lǐng)域。在軟件的設(shè)計及開發(fā)階段應(yīng)用到大量的軟件模型，而其主要是以二維的圖形形式來表示。圖文法的技術(shù)可以用于判斷模型的準確性及規(guī)范性。同時，每種軟件模型都從一個側(cè)面反映了實際業(yè)務(wù)或軟件本身的形態(tài)，其之間又具有關(guān)聯(lián)性。通過對軟件模型的分析，使用圖文法技術(shù)可以實現(xiàn)軟件模型的轉(zhuǎn)換，及最終的軟件自動生成。 本成果可用于軟件可視化及軟件自動生成等領(lǐng)域。目前存在的主要問題是，怎么對各種軟件模型進行統(tǒng)一標準，怎么形式化表示各種軟件模型。目前以實現(xiàn)了流程圖和程序源代碼之間的相互轉(zhuǎn)換，在后續(xù)的研究工作中，將對軟件工程中的各類模型進行分析，從而實現(xiàn)模型之間的相互轉(zhuǎn)換及軟件的自動生成。無