计算化学e-Science脚本编辑环境设计与实现

摘要

e-Science主要研究科学领域的全球合作以及与之相适应的基础体系结构，它将对未来的科学研究方式产生革命性的影响。网格(Grid)是使e-Science成为可能的基础体系结构。计算化学网格平台则是该种体系结构在计算化学领域的应用。目前，计算化学网格平台的研究在国际上得到了越来越多的重视，如剑桥大学分子信息学中心，法兰克福大学，Accelerys公司和IBM公司等重要研究机构和企业已经开始投入大量的人力和物力对计算化学网格系统联合进行开发。与国外相比，国内有关计算化学网格平台方面的研究刚刚起步，还没有一个完整的计算化学网格系统。计算化学e-Science研究与示范应用项目是国内第一个计算化学网格应用项目，它是由兰州大学、清华大学、巴黎第七大学共同承担的国家自然科学基金委支持的重大研究计划“以网络为基础的科学活动环境研究”项目。本项目的目的是构建一个计算化学e-Science应用系统(e-Science on Chemisty，简称eSOC应用系统)，使之成为一个基于现有网格标准的计算化学资源共享、学术研究与交流的虚拟平台。 本论文的研究目标是设计并实现eSOC应用系统的功能插件——计算化学e-Science脚本编辑环境。该插件专注于解决计算任务输入问题和为有效利用网格化共享资源提供接口。本文在论述了集成开发环境特点，分析了网格应用需求，探讨了国内外化学脚本编辑环境现状的基础上，针对计算化学领域流行计算化学应用软件的网格化应用需求，介绍了eSOC应用系统的总体架构，提出了计算化学e-Science脚本编辑环境系统的软件体系架构，并提供了Gaussian脚本编辑环境系统的实现。计算化学e-Science脚本编辑环境系统为化学家使用不同的计算化学资源提供了对应的脚本编辑工具和图形化输入界面，该系统具有语法检查、代码自动补全、内容提示、语法着色等功能。该应用作为一个优秀的编辑环境，拥有易用的工程向导，功能丰富的编辑器，可以大大方便工程文件的创建，加快计算化学应用任务的开发速度，提高工作效率。 本文的主要工作及研究成果如下： 1.结合eSOC整体系统架构，借鉴集成开发环境的架构及其编辑环境特性，提出了计算化学e-Science脚本编辑环境的框架设计。 2.对高斯脚本语言学习研究，并抽象。根据Gaussian脚本语言标准提供的语法列出一个上下文无关文法，然后对其消除歧义(二义性)、消除左递归、消除公共前缀。最后将该文法以扩展巴科斯范式格式描述出来，提交给ANTLR，生成递归下降分析器。 3.研究Eclipse插件开发机制、JFace文本框架，结合所提出的计算化学e-Science脚本编辑环境整体架构，对高斯脚本编辑环境进行了设计实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3研究意义

1.4研究工作和本文组织结构

第2章化学脚本编辑环境所需的关键技术

2.1 Eclipse集成开发环境

2.1.1 Eclipse平台

2.1.2插件机制

2.1.3 JFace Text Framework

2.2 ANTLR

2.2.1编译程序

2.2.2 ANTLR概述

2.2.3 ANTLR元语言(Meta Language)

2.2.4 ANTLR生成分析器

2.2.5 ANTLR的差错处理机制

2.3 BNF与EBNF

2.4 Gaussian软件包

2.4.1 Gaussian功能

2.4.2 Gaussian输入文件

第3章化学脚本编辑环境系统概述

3.1 eSOC系统中的脚本编辑环境

3.2集成开发环境

3.2.1集成开发环境

3.2.2集成开发环境架构分析

3.3化学脚本编辑环境

3.3.1部署框架

3.3.2架构及功能描述

第4章高斯分析器的设计与实现

4.1词法和语法分析概述

4.1.1词法分析

4.1.2语法分析

4.2 ANTLR进行词法和语法分析方法

4.2.1 ANTLR进行词法分析方法

4.2.2 ANTLR进行语法分析方法

4.3 Gaussian的词法分析

4.3.1词法规则

4.3.2二义性、分隔符及向前看(lookahead)问题

4.4 Gaussian的文法设计

4.4.1消除文法二义性

4.4.2消除文法的左递归

4.4.3消除公共前缀

4.4.4预测性分析

4.5差错处理

第5章高斯脚本编辑环境的设计与实现

5.1系统设计

5.1.1设计原则

5.1.2设计方法

5.1.3系统架构

5.1.4内核

5.1.5导航器

5.1.6向导程序

5.1.7高斯编辑器

5.2系统实现

5.2.1开发语言

5.2.2所利用的成熟技术

5.2.3应用展示

第6章结束语

6.1论文工作总结

6.2后续工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与项目和发表论文

致谢