第6章句法(语法)与语义理论及分析
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S→(S) S→x 便可生成成对括号表达式:x, (x), ((x)), (((x))), ((((x))), …
2020/11/15
第6章句法(语法)与语义理论及分析
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
上下文无关语法正是以这种方式解决了正则 语法不可能解决的嵌套结构。
上下文无关语法广泛应用于程序设计语言和自 然语言描写中。在专业文献中, 时常看到用(BNF) 表达上下文无关语法, 它同表示短语结构语法的标 记略有不同。在BNF中, 用尖括号标明非终结符, 可以用符号"::="代替"→"。此外, 如果有两条或更 多的产生式具有相同的左侧,它们可以作为一条单 独的BNF定义被聚集在一起, 并用符号"│"分隔。
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第6章句法(语法)与语义理论及分析
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6 . 2 其它相关语法介绍
6.2.2 短语结构语法
一部短语结构语法G可以用如下的四元组来定义: G=(T,N,S,P), 其中：
T是终结符的集合, 终结符是指被定义的那个语言的词 (或符号); N是非终结符的集合, 这些符号不能出现在最终生成的 句子中, 是专门用来描述语法的。显然, T和N的并构成 了符号集V, 而且T和N不相交，因此有: V=T∨N T∧N=Ф (Ф表示空集)
→Mary eats cheese
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
5.1.4 句法引导的翻译理论模型
以上下文无关文法为基础的, 一个串到串的映射 称为句法引导的翻译。 形式上,从字母表∑上的语 言L1到字母表△上的语言L2的翻译是一个在 L1×L2中的关系T。 对于在T中的翻译对(x,y), 即 说输入串x被翻译成输出串y。 [注意]一个给定的 输入可能会有任意数量的,互不相同的输出翻译。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
结构规范化是否应由句法分析模块来完成一直有争议， 理论语言学倾向于限制句法分析模块完成这一任务, 认为这 是词法分析过程不应由句法分析来处理.某些计算语言学家 则完全放弃了句法结构的规范化,而让语义分析模块直解去 处理各式各样的句子结构。在这一类系统中,句法结构的规 范化实际上被包含在语义分析过程中了。但是这样做确实 要求更复杂的语义规则, 因此在自然语言处理系统中一般的 做法仍然包含这样一种结构规范化的模块。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
(2)句法-语义一体化(或并行):这种分析方法不再单独设置
一个句法分析模块, 也不出现句法结构树这样一种中间的分
析结果。在这类系统中, 句子分析所依据的形式特征与其说
是句法范畴,还不如说是语义范畴。一体化分析策略的主要
如果一个系统中存在两个不同的行式为 A→α, β和A→α, γ的规则, 则说明这些规则 反映了语义歧义性。 即, 使用输入文法中的 产生式A→α时, 输出文法提供了或A→β, 或 A→γ的选择性。
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6 . 2 其它相关语法介绍
6.2.1 短语结构语言
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
翻译集合J的定义:
τ(J)={(x, y)│x在L(Gi)中, y在L(Go)中, (x,y)是 一个翻译形式}
这个翻译集合τ(J)是L(Gi)×L(Go)中的一个关系。 通常,对于一个给定的x, 可以有不止一个y使得(x, y)是在τ(J)中, 因此翻译过程是不确定的。
输出文法是 Go=(N, △, Po, S), 具有产生式 Po={A→β│A→α, β在R中}
SDTS的思路是,用Gi求在∑上的导出,同时通过规则, 用 Go求在△上的导出。仅当(x, y)是一个翻译时,在L(Gi) 中的输入串x才能被翻译成在L(Go) 中的输出串y。因为 在L(Gi)中的每个句子, 在L(Go)中至少有一个对应的串。
定义1：一个句子是一个符号串, 这个串由选自某种 语言词汇表中的一个或多个符号(词)组成。
定义2：一种语言是一个句集, 它包含了属于这种语 言的全部句子。
定义3：一部语法是对一个句集的一种有限的形式化 描述。
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6 . 2 其它相关语法介绍
R的元素形式A→α, β。 在每个规则中, α中的某个非终 极符在β中必须有一个对应的替换串。在α中的每一个非终 极符, 在β中都有一个与之联系的, 相对应的非终极符。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
STDS的输入文法是 Gi=(N, ∑, Pi, S), 具有产生式 Pi={A→α│A→α, β在R中}
第二种：输入串x产生多个输出串。即, 如果在L(Gi)中至 少存在一个输入串x,使得在τ(J)中至少存在两种翻译形式 (x, y1),(x, y2),并且, y1≠y2, 那么, 这个STDS在翻译时 是歧义的。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
如果把"翻译单元"赋给上下文无关文法的每个产 生式, 就可以得到翻译系统的形式模型,这个系统可 产生句法引导的翻译。在一般的上下文无关文法 中, 一个产生式是形式为A→a的项, 它表示导出∑+ 中的句子时, 非终极符A可以用a来代替。为实现句 法引导的翻译, 有必要考虑两个同时出现的导出。 第一个导出得到∑+ 中的输入串x, 第二个导出得到 x的翻译, 也就是在△+中的输出串y。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
1>句子中常有些成分可以被省略; 所 谓句子结构的规范化就是把这些省略的 信息补上。
2>各种转换可以把结构不同的句子变 得相同,例如主动语气和被动语气。 这 样一类转换使后继处理只考虑数量少得 多的结构。
论据是心理学方面的合理性,即面对那些有语法错误或信息
不全的句子, 人们往往可以根据语义线索来获得句子的解释,
对于比较复杂的句子, 没有句法指导, 语义分析往往难以奏
效。而且对于忽视句法分析的观点持批评态度的人也可以
举出另外一些例子说明重视句法也同样具有心理学根据, 比
如人们时常在不知道一个词的意义时仅仅根据句法规则来
语法可采用不同形式来定义。如果一种语言只包含 有限句子, 那么可以通过逐一枚举的方式来定义。 然而大多数有研究价值的语言通常都拥有无限多个 句子。描述这类语言的方法之一是编一部程序, 然 后读入一个符号串, 让机器判断是不是一个句子。 这样的程序叫做这种语言的识别器。另一种描述方 法是利用一种基于产生式的形式化工具。这种被广 泛用来描写形式语言和自然语言的工具被称为产生 式语法或短语结构语法。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
因此上例生成成对括号表达式的产生式规则, 可 表示为:
<S>::=(<S>)│x
除了表达上下文无关语法以外,还时常需要表 达句子的推导。推导显示一个特定句子怎样根据 语法规则生成。可以把推到表示为产生式应用的 一个程序。
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6 . 2 其它相关语法介绍
S是起始符, 它是集合N中的一个成员; P是一个产生式规则 集。每条产生式具有如下形式: a→b
其中, a∈V+, b∈V*, 且a≠b;V*表式由V中的符号所构成 的全部符号串(包括空符号串Φ)的集合,V+表示V*中除Φ 以外的一切符号串的集合。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
举例:如果有语法 <SENTENCE> ::=<SUBJECT><VERBPHRASE> (1)
<SUBJECT> ::=Jone│Mary <VERBPHRASE>::=<VERB><O
(2) (3)
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
6.1.2句法分析是否必要
在一个机器翻译理解系统中, 句法分析要不要作为一个独 立的分析阶段存在？这个问题同样有争议, 因为在现有的 系统中, 不外乎有以下两种处理方法: (1)先句法后语法:强调在语言分析过程中存在一个相对独 立的句法分析阶段,结果是句子的一棵句法结构树。在经过 语义分析模块的处理, 获得该句子的某种意义表示.当然在 句法分析中偶尔也需要利用附加在词和短语上的某些必要 的语义信息,但它主要依据是句法范畴(即词类和短语标记 等)那样的形式特征。实践证明, 这类句法分析的设计可以 不依赖某个特定的应用领域,因而具有好的可扩展性和可移 植性。这是当前大多数系统采用的分析策略。
判明这个词在句子中的功能。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
6.1.3上下文无关语法
在一部上下文无关语法中, 每条规则都采用如下形式:A→x 其中, A∈N,x∈V*, 即每条产生式的左则必须是一个单独的 非终结符。在这种形式体系中,规则被应用时不依赖于符号 A所处的上下文, 因此称为上下文无关语法。 下例:S→aSc S→b 是上下文无关语法。 只要改变一下规则中的符号, 令
第 6 章 句法（语法）与语义理论及分析
6.1 句法分析与用作翻译的理论基础 6.2 其它相关语法介绍 6.3 语法分析在机器翻译中的应用 6.4 汉语和英语语法的概述 6.5 语义分析
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
6.1.1句法分析的任务
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
为产生第二个导出, 把形式为A→a的输入产生式和形 式为A→β的输出产生式合并, 就得到A→α, β的重写规则。 A→α, β表示, 在输入串的导出中, 非终极符A可以用α代替, 同时, 在输出的导出中, 可以用β代替A, 即, 对重写规则 A→α, β来说, β是α的翻译单元。 上述性质的理论模型为句法引导的翻译系统. 简写SDTS, 且为一个五元组J=(N, ∑, △, R, S): 其中, N为非终极符的 有限集; ∑是有穷的输入字母表; △是有穷的输出字母表; R 是规则的有穷集; S是在N中, 是起始符。
<VER> ::=eats│drinks
(4)
<OBJECT> ::=wine│chee
(5)
可以把句子"Mary eats cheese"的推导表示如下:
<SENTENCE>→<SUBJECT><VERBPHRASE>
→Mary<VERBPHRASE>
→Mary<VERB><OBJECT>
→Mary eats <OBJECT>
在句法引导的翻译中, 把输入句子翻译成输出句 子时, 有两种情况会引起歧义性:
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
第一种：是上下文无关文法中的歧义性概念的直接推广。 在τ(J)中, 如果至少存在一个翻译形式(x, y), 使得在使用 输入文法时存在两个或更多个各不相同的x最左导出,而它 们产生出相同的输出串y,那么,这个STDS是歧义的。这时 虽然产生相同的翻译,但为产生这个翻译,所用的基本句法 可能是不同的;
句法分析有两个主要任务:
(1)确定输入句子的结构句法分析要识别构成句子的各个 成分以及它们之间的相互关系,例如确定每个动词的主语 和宾语, 以及每个修饰性的词或短语所修饰的成分.通常 这是通过给每个输入句子构造一则句法来完成的。 (2)句法结构的规范化,如果我们把大量的输入结构映射 为数量较少的结构,那么后继处理(例如语义分析)就得以 简化。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
上下文无关语法正是以这种方式解决了正则 语法不可能解决的嵌套结构。
上下文无关语法广泛应用于程序设计语言和自 然语言描写中。在专业文献中, 时常看到用(BNF) 表达上下文无关语法, 它同表示短语结构语法的标 记略有不同。在BNF中, 用尖括号标明非终结符, 可以用符号"::="代替"→"。此外, 如果有两条或更 多的产生式具有相同的左侧,它们可以作为一条单 独的BNF定义被聚集在一起, 并用符号"│"分隔。
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6.2.2 短语结构语法
一部短语结构语法G可以用如下的四元组来定义: G=(T,N,S,P), 其中：
T是终结符的集合, 终结符是指被定义的那个语言的词 (或符号); N是非终结符的集合, 这些符号不能出现在最终生成的 句子中, 是专门用来描述语法的。显然, T和N的并构成 了符号集V, 而且T和N不相交，因此有: V=T∨N T∧N=Ф (Ф表示空集)
→Mary eats cheese
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5.1.4 句法引导的翻译理论模型
以上下文无关文法为基础的, 一个串到串的映射 称为句法引导的翻译。 形式上,从字母表∑上的语 言L1到字母表△上的语言L2的翻译是一个在 L1×L2中的关系T。 对于在T中的翻译对(x,y), 即 说输入串x被翻译成输出串y。 [注意]一个给定的 输入可能会有任意数量的,互不相同的输出翻译。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
结构规范化是否应由句法分析模块来完成一直有争议， 理论语言学倾向于限制句法分析模块完成这一任务, 认为这 是词法分析过程不应由句法分析来处理.某些计算语言学家 则完全放弃了句法结构的规范化,而让语义分析模块直解去 处理各式各样的句子结构。在这一类系统中,句法结构的规 范化实际上被包含在语义分析过程中了。但是这样做确实 要求更复杂的语义规则, 因此在自然语言处理系统中一般的 做法仍然包含这样一种结构规范化的模块。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
(2)句法-语义一体化(或并行):这种分析方法不再单独设置
一个句法分析模块, 也不出现句法结构树这样一种中间的分
析结果。在这类系统中, 句子分析所依据的形式特征与其说
是句法范畴,还不如说是语义范畴。一体化分析策略的主要
如果一个系统中存在两个不同的行式为 A→α, β和A→α, γ的规则, 则说明这些规则 反映了语义歧义性。 即, 使用输入文法中的 产生式A→α时, 输出文法提供了或A→β, 或 A→γ的选择性。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
翻译集合J的定义:
τ(J)={(x, y)│x在L(Gi)中, y在L(Go)中, (x,y)是 一个翻译形式}
这个翻译集合τ(J)是L(Gi)×L(Go)中的一个关系。 通常,对于一个给定的x, 可以有不止一个y使得(x, y)是在τ(J)中, 因此翻译过程是不确定的。
输出文法是 Go=(N, △, Po, S), 具有产生式 Po={A→β│A→α, β在R中}
SDTS的思路是,用Gi求在∑上的导出,同时通过规则, 用 Go求在△上的导出。仅当(x, y)是一个翻译时,在L(Gi) 中的输入串x才能被翻译成在L(Go) 中的输出串y。因为 在L(Gi)中的每个句子, 在L(Go)中至少有一个对应的串。
定义1：一个句子是一个符号串, 这个串由选自某种 语言词汇表中的一个或多个符号(词)组成。
定义2：一种语言是一个句集, 它包含了属于这种语 言的全部句子。
定义3：一部语法是对一个句集的一种有限的形式化 描述。
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6 . 2 其它相关语法介绍
R的元素形式A→α, β。 在每个规则中, α中的某个非终 极符在β中必须有一个对应的替换串。在α中的每一个非终 极符, 在β中都有一个与之联系的, 相对应的非终极符。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
STDS的输入文法是 Gi=(N, ∑, Pi, S), 具有产生式 Pi={A→α│A→α, β在R中}
第二种：输入串x产生多个输出串。即, 如果在L(Gi)中至 少存在一个输入串x,使得在τ(J)中至少存在两种翻译形式 (x, y1),(x, y2),并且, y1≠y2, 那么, 这个STDS在翻译时 是歧义的。
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如果把"翻译单元"赋给上下文无关文法的每个产 生式, 就可以得到翻译系统的形式模型,这个系统可 产生句法引导的翻译。在一般的上下文无关文法 中, 一个产生式是形式为A→a的项, 它表示导出∑+ 中的句子时, 非终极符A可以用a来代替。为实现句 法引导的翻译, 有必要考虑两个同时出现的导出。 第一个导出得到∑+ 中的输入串x, 第二个导出得到 x的翻译, 也就是在△+中的输出串y。
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
1>句子中常有些成分可以被省略; 所 谓句子结构的规范化就是把这些省略的 信息补上。
2>各种转换可以把结构不同的句子变 得相同,例如主动语气和被动语气。 这 样一类转换使后继处理只考虑数量少得 多的结构。
论据是心理学方面的合理性,即面对那些有语法错误或信息
不全的句子, 人们往往可以根据语义线索来获得句子的解释,
对于比较复杂的句子, 没有句法指导, 语义分析往往难以奏
效。而且对于忽视句法分析的观点持批评态度的人也可以
举出另外一些例子说明重视句法也同样具有心理学根据, 比
如人们时常在不知道一个词的意义时仅仅根据句法规则来
语法可采用不同形式来定义。如果一种语言只包含 有限句子, 那么可以通过逐一枚举的方式来定义。 然而大多数有研究价值的语言通常都拥有无限多个 句子。描述这类语言的方法之一是编一部程序, 然 后读入一个符号串, 让机器判断是不是一个句子。 这样的程序叫做这种语言的识别器。另一种描述方 法是利用一种基于产生式的形式化工具。这种被广 泛用来描写形式语言和自然语言的工具被称为产生 式语法或短语结构语法。
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因此上例生成成对括号表达式的产生式规则, 可 表示为:
<S>::=(<S>)│x
除了表达上下文无关语法以外,还时常需要表 达句子的推导。推导显示一个特定句子怎样根据 语法规则生成。可以把推到表示为产生式应用的 一个程序。
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S是起始符, 它是集合N中的一个成员; P是一个产生式规则 集。每条产生式具有如下形式: a→b
其中, a∈V+, b∈V*, 且a≠b;V*表式由V中的符号所构成 的全部符号串(包括空符号串Φ)的集合,V+表示V*中除Φ 以外的一切符号串的集合。
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举例:如果有语法 <SENTENCE> ::=<SUBJECT><VERBPHRASE> (1)
<SUBJECT> ::=Jone│Mary <VERBPHRASE>::=<VERB><O
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6.1.2句法分析是否必要
在一个机器翻译理解系统中, 句法分析要不要作为一个独 立的分析阶段存在？这个问题同样有争议, 因为在现有的 系统中, 不外乎有以下两种处理方法: (1)先句法后语法:强调在语言分析过程中存在一个相对独 立的句法分析阶段,结果是句子的一棵句法结构树。在经过 语义分析模块的处理, 获得该句子的某种意义表示.当然在 句法分析中偶尔也需要利用附加在词和短语上的某些必要 的语义信息,但它主要依据是句法范畴(即词类和短语标记 等)那样的形式特征。实践证明, 这类句法分析的设计可以 不依赖某个特定的应用领域,因而具有好的可扩展性和可移 植性。这是当前大多数系统采用的分析策略。
判明这个词在句子中的功能。
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6.1.3上下文无关语法
在一部上下文无关语法中, 每条规则都采用如下形式:A→x 其中, A∈N,x∈V*, 即每条产生式的左则必须是一个单独的 非终结符。在这种形式体系中,规则被应用时不依赖于符号 A所处的上下文, 因此称为上下文无关语法。 下例:S→aSc S→b 是上下文无关语法。 只要改变一下规则中的符号, 令
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础 6.2 其它相关语法介绍 6.3 语法分析在机器翻译中的应用 6.4 汉语和英语语法的概述 6.5 语义分析
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6.1.1句法分析的任务
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
为产生第二个导出, 把形式为A→a的输入产生式和形 式为A→β的输出产生式合并, 就得到A→α, β的重写规则。 A→α, β表示, 在输入串的导出中, 非终极符A可以用α代替, 同时, 在输出的导出中, 可以用β代替A, 即, 对重写规则 A→α, β来说, β是α的翻译单元。 上述性质的理论模型为句法引导的翻译系统. 简写SDTS, 且为一个五元组J=(N, ∑, △, R, S): 其中, N为非终极符的 有限集; ∑是有穷的输入字母表; △是有穷的输出字母表; R 是规则的有穷集; S是在N中, 是起始符。
<VER> ::=eats│drinks
(4)
<OBJECT> ::=wine│chee
(5)
可以把句子"Mary eats cheese"的推导表示如下:
<SENTENCE>→<SUBJECT><VERBPHRASE>
→Mary<VERBPHRASE>
→Mary<VERB><OBJECT>
→Mary eats <OBJECT>
在句法引导的翻译中, 把输入句子翻译成输出句 子时, 有两种情况会引起歧义性:
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6.1 句法分析与用作翻译的理论基础
第一种：是上下文无关文法中的歧义性概念的直接推广。 在τ(J)中, 如果至少存在一个翻译形式(x, y), 使得在使用 输入文法时存在两个或更多个各不相同的x最左导出,而它 们产生出相同的输出串y,那么,这个STDS是歧义的。这时 虽然产生相同的翻译,但为产生这个翻译,所用的基本句法 可能是不同的;
句法分析有两个主要任务:
(1)确定输入句子的结构句法分析要识别构成句子的各个 成分以及它们之间的相互关系,例如确定每个动词的主语 和宾语, 以及每个修饰性的词或短语所修饰的成分.通常 这是通过给每个输入句子构造一则句法来完成的。 (2)句法结构的规范化,如果我们把大量的输入结构映射 为数量较少的结构,那么后继处理(例如语义分析)就得以 简化。