トップダウン解析とボトムアップ解析の違いを徹底解説

この記事では、構文解析における「トップダウン解析」と「ボトムアップ解析」の違いについて、それぞれの特徴とともにわかりやすく解説します。

トップダウン解析とボトムアップ解析は、どちらも構文木（パースツリー）を構築しながら入力文字列を解析するための手法ですが、解析の進める方向や使用する導出方法が大きく異なります。それぞれの仕組みを詳しく見ていきましょう。

トップダウン解析とは

• 構文木の最上位（ルートノード）から解析を開始し、下へ向かって進めていく手法です。
• 文法規則に従って解析処理を行います。
• 最左導出を採用しています。
• 入力文字列に対して、左端から順に導出を決定していきます。
• 解析は構文木の頂点から葉ノードに向かって、つまりトップダウンの方向で実行されます。
• この手法における重要な判断は、文字列を構築するためにどの生成規則を選択するかという点にあります。

ボトムアップ解析とは

• トップダウン解析とは正反対のアプローチで、構文木の最下層（葉ノード）から解析を開始し、上へ向かって進めていく手法です。
• こちらも文法規則に従って解析処理を行います。
• 最右導出を採用しています。
• 入力文字列に対して、右端から順に導出を決定していきます。
• 入力文字列を文法の開始記号まで還元することを目指します。
• 還元は、文字列を開始記号へと縮約する生成規則を適用することで実現されます。

両者の主な違いまとめ

このように、トップダウン解析は目標となる構造から入力へ向かって「展開」していくのに対し、ボトムアップ解析は入力から目標構造へ向かって「還元」していくという、対照的な性質を持っています。コンパイラやインタプリタの設計では、目的や対象言語の特性に応じてこれらの手法が使い分けられています。