形状语法

计算中的形状语法（Shape grammar）是生成几何形状的特定类生产系统。 通常，形状是二维或三维的，因此形状语法是研究二维和三维语言的一种方式。 1971年George Stiny和James Gips在一篇开创性文章中定义了形状语法的基础。

定义
形状文法由形状规则和选择和处理规则的生成引擎组成。 形状规则定义了现有（部分）形状可以如何转换。 形状规则由两部分组成，由从左到右指向的箭头分开。 箭头左侧的部分被称为左手侧（LHS）。 它描绘了一个形状和一个标记的条件。 箭头的右侧部分被称为右侧（RHS）。 它描述了LHS形状应如何转换以及标记的位置。 标记有助于定位和定位新形状。

形状文法最低限度地由三个形状规则组成：起始规则，至少一个转换规则和终止规则。 启动规则是启动形状生成过程所必需的。 终止规则是停止形状生成过程所必需的。 停止该过程的最简单方法是通过删除标记的形状规则。 形状语法不同于乔姆斯基语法的一个主要方面：生产规则可以连续地（与乔姆斯基语法相同）或并行（在乔姆斯基语法中不允许）应用，类似于在L系统中完成“生产”的方式。

形状语法系统还有一个工作区域，在其中显示创建的几何图形。 生成引擎检查现有几何体，通常称为当前工作形状（CWS），以查找与形状规则的LHS相匹配的条件。 符合LHS的形状规则可以使用。 如果应用多个规则，则生成引擎必须选择应用哪个规则。 在另一种情况下，引擎首先选择一种语法规则，然后尝试在CWS中查找该规则的LHS的所有匹配。 如果有几个匹配，引擎可以（取决于其配置/实现）

形状语法被正式定义为一个4元组  ，

• 是一组有限的字符，
• 是一组有限的人物，所以 。
• 是一套有限的生产规则
• 是由元素组成的起始数字 和 ，

人群的元素  是任何数量元素的有限排列  与任何缩放或方向。

元素关闭  这在一个规则  出  或in  事件被称为终端数字。

元素关闭  是所谓的非终端数字或标记。 分子  出  被称为形状规则或生产规则，并且处于形式中  写下来。

左侧  是一个由元素组成的图  结合一个元素  ，

右侧  是一个数字，由相同的元素组成  这在  发生，相同的元素  在  ，结合一个元素  或者相同的元素  在  ，另外还有一个元素  结合一个元素  ，

 是起始人物，由元素组成  和  它通常由至少一个元素组成  在一个规则  在  发生。

将规则并行应用于所有匹配，
将规则连续应用于所有匹配（这可能会导致不一致）或者
选择其中一个检测到的匹配，并将规则应用于此匹配。
当限定在一个小的，明确定义的发电问题（如住房布局和结构细化）时，形状语法是最有用的。 由于形状规则通常是在小形状上定义的，因此形状语法可以快速包含很多规则。 例如，William Mitchell提出的palladian别墅造型语法包含69个规则，这些规则贯穿八个阶段。

参数化形状语法是形状语法的延伸。 形状规则的RHS中的新形状由参数定义，以便它可以考虑更多已存在形状的上下文。 这通常影响新形状的内部比例，以便可以创建更多种形式。 通过这种方式，试图使形状语法对结构条件作出响应，例如屋顶结构中取决于跨度的梁的宽度。

尽管它们在学术界广受欢迎和适用，但形状语法在普通计算机辅助设计应用中还没有广泛使用。
描述

形状语法由规则和生成引擎组成，用于选择和处理或计算规则。 一条规则定义了现有图形（或其中的一部分）如何在几何空间中进行转换。 形状语法的定义遵循乔姆斯基的短语结构语法的标准定义，使用形状而不是符号。

形状语法通过递归地应用形状规则来生成一个图形，从起始图开始。 将规则应用于现有人物的结果始终是由现有人物组成的新人物，新人物中规则左侧的出现被规则右侧的人物所取代。

形状语法最低限度由三个生产规则组成（=形状规则）。 初始规则，至少一个转换规则和终止规则。 启动规则是启动生成过程所必需的，而调度规则是完成生成所必需的。 停止该过程的最简单方法是删除标记（=非终止符）。 与乔姆斯基语法不同，形式语法中的生产规则不仅可以串行应用，而且可以并行应用，类似于L系统的顺序。

形状文法系统通常有一个特定的工作空间，其中显示生成的形状。 生成引擎检查现有图形是否与形状规则左侧的条件匹配。 如果找到多于一个合适的规则，则引擎决定应用哪一个。 另一种方法是首先选择一个规则，然后搜索左侧与当前数字的所有匹配项。 有几个匹配，取决于实施

• 该规则并行应用于所有匹配，
• 规则适用于所有匹配串行（可能导致不一致）或
• 选择了其中一个匹配项，并且该规则仅适用于该区域。

参数化形状语法是形状语法的延伸。 而不是生产规则，Shape规则模式（  ），它由参数图组成。 通过将具体值插入到变量中  和  定义新的形状规则，然后以通常的方式使用新的形状规则来创建新图形。 通过这种泛化，可以产生更大的数字变化。

应用
形状语法最初是为绘画和雕塑展示的，但从那时起，它主要应用于建筑学（计算机辅助建筑设计）。 形状语法特别适用于小的，明确定义的问题，例如建筑物的内部结构和布局。 形状语法通常由大量的规则组成。 例如，William Mitchell提出的以意大利建筑师Andrea Palladio风格创作别墅的造型语法由69条规则组成，这些规则应用于8个实施步骤。

与体系结构类似，近几十年来，形状语法在计算机图形学中越来越重要。 形状语法主要用于建筑物或城市的程序建模（例如电影或视频游戏）。 Shape Grammars是许多开发系统的基础，它们使用生产规则来生成各种不同的3D模型。 使用Shape Grammars可以创建具有逼真外观的街道平面图，以及建筑物的外墙或内部空间。

形状语法已被应用的其他领域包括工业设计和工程。

软件原型
这是一个网上可用的软件原型列表（其中有几个严格来说就是设置语法系统）：

语法环境
葡萄
SD2
形式语法解释器
Shaper2D
spapper
SubShapeDetector
樱早法仕建筑发电机