UnknownQualifierException becomes UnknownIndexException
[cql-java-moved-to-github.git] / src / org / z3950 / zing / cql / CQLParser.java
index 8c5d871..5361037 100644 (file)
@@ -1,73 +1,89 @@
-// $Id: CQLParser.java,v 1.9 2002-10-29 10:15:58 mike Exp $
+// $Id: CQLParser.java,v 1.28 2007-06-27 22:44:40 mike Exp $
 
 package org.z3950.zing.cql;
+import java.io.IOException;
+import java.util.Vector;
 import java.util.Properties;
 import java.io.InputStream;
-import java.io.IOException;
-import java.io.StringReader;
-import java.io.StreamTokenizer;
+import java.io.FileInputStream;
+import java.io.FileNotFoundException;
 
 
 /**
- * Compiles a CQL string into a parse tree ...
- * ###
+ * Compiles CQL strings into parse trees of CQLNode subtypes.
  *
- * @version    $Id: CQLParser.java,v 1.9 2002-10-29 10:15:58 mike Exp $
+ * @version    $Id: CQLParser.java,v 1.28 2007-06-27 22:44:40 mike Exp $
  * @see                <A href="http://zing.z3950.org/cql/index.html"
  *                     >http://zing.z3950.org/cql/index.html</A>
  */
 public class CQLParser {
     private CQLLexer lexer;
-    static private boolean PARSEDEBUG = false;
-    static private boolean LEXDEBUG = true;
+    static private boolean DEBUG = false;
+    static private boolean LEXDEBUG = false;
 
-    private class CQLParseException extends Exception {
-       CQLParseException(String s) { super(s); }
-    }
-
-    static void debug(String str) {
-       if (PARSEDEBUG)
+    private static void debug(String str) {
+       if (DEBUG)
            System.err.println("PARSEDEBUG: " + str);
     }
 
+    /**
+     * Compiles a CQL query.
+     * <P>
+     * The resulting parse tree may be further processed by hand (see
+     * the individual node-types' documentation for details on the
+     * data structure) or, more often, simply rendered out in the
+     * desired form using one of the back-ends.  <TT>toCQL()</TT>
+     * returns a decompiled CQL query equivalent to the one that was
+     * compiled in the first place; <TT>toXCQL()</TT> returns an
+     * XML snippet representing the query; and <TT>toPQF()</TT>
+     * returns the query rendered in Index Data's Prefix Query
+     * Format.
+     *
+     * @param cql      The query
+     * @return         A CQLNode object which is the root of a parse
+     * tree representing the query.  */
     public CQLNode parse(String cql)
        throws CQLParseException, IOException {
        lexer = new CQLLexer(cql, LEXDEBUG);
 
        lexer.nextToken();
-       debug("about to parse_query()");
-       CQLNode root = parse_query("srw.serverChoice", "=");
+       debug("about to parseQuery()");
+       CQLNode root = parseQuery("srw.serverChoice", new CQLRelation("scr"));
        if (lexer.ttype != lexer.TT_EOF)
            throw new CQLParseException("junk after end: " + lexer.render());
 
        return root;
     }
 
-    private CQLNode parse_query(String qualifier, String relation)
+    private CQLNode parseQuery(String index, CQLRelation relation)
        throws CQLParseException, IOException {
-       debug("in parse_query()");
-
-       CQLNode term = parse_term(qualifier, relation);
-       while (lexer.ttype == lexer.TT_WORD) {
-           String op = lexer.sval.toLowerCase();
-           debug("checking op '" + op + "'");
-           if (lexer.sval.equals("and")) {
-               match(lexer.TT_WORD);
-               CQLNode term2 = parse_term(qualifier, relation);
+       debug("in parseQuery()");
+
+       CQLNode term = parseTerm(index, relation);
+       while (lexer.ttype != lexer.TT_EOF &&
+              lexer.ttype != ')') {
+           if (lexer.ttype == lexer.TT_AND) {
+               match(lexer.TT_AND);
+               CQLNode term2 = parseTerm(index, relation);
                term = new CQLAndNode(term, term2);
-           } else if (lexer.sval.equals("or")) {
-               match(lexer.TT_WORD);
-               CQLNode term2 = parse_term(qualifier, relation);
+           } else if (lexer.ttype == lexer.TT_OR) {
+               match(lexer.TT_OR);
+               CQLNode term2 = parseTerm(index, relation);
                term = new CQLOrNode(term, term2);
-           } else if (lexer.sval.equals("not")) {
-               match(lexer.TT_WORD);
-               CQLNode term2 = parse_term(qualifier, relation);
+           } else if (lexer.ttype == lexer.TT_NOT) {
+               match(lexer.TT_NOT);
+               CQLNode term2 = parseTerm(index, relation);
                term = new CQLNotNode(term, term2);
-           } else if (lexer.sval.equals("prox")) {
-               // ### Handle "prox"
+           } else if (lexer.ttype == lexer.TT_PROX) {
+               match(lexer.TT_PROX);
+               CQLProxNode proxnode = new CQLProxNode(term);
+               gatherProxParameters(proxnode);
+               CQLNode term2 = parseTerm(index, relation);
+               proxnode.addSecondSubterm(term2);
+               term = (CQLNode) proxnode;
            } else {
-               throw new CQLParseException("unrecognised boolean: '" +
-                                           lexer.sval + "'");
+               throw new CQLParseException("expected boolean, got " +
+                                           lexer.render());
            }
        }
 
@@ -75,43 +91,162 @@ public class CQLParser {
        return term;
     }
 
-    private CQLNode parse_term(String qualifier, String relation)
+    private CQLNode parseTerm(String index, CQLRelation relation)
        throws CQLParseException, IOException {
-       debug("in parse_term()");
+       debug("in parseTerm()");
 
        String word;
        while (true) {
            if (lexer.ttype == '(') {
                debug("parenthesised term");
                match('(');
-               CQLNode expr = parse_query(qualifier, relation);
+               CQLNode expr = parseQuery(index, relation);
                match(')');
                return expr;
-           } else if (lexer.ttype != lexer.TT_WORD && lexer.ttype != '"') {
-               throw new CQLParseException("expected qualifier or term, " +
-                                           "got " + lexer.render());
+           } else if (lexer.ttype == '>') {
+               match('>');
+               return parsePrefix(index, relation);
            }
 
            debug("non-parenthesised term");
-           word = lexer.sval;
-           match(lexer.ttype);
-           if (!isRelation())
+           word = matchSymbol("index or term");
+           if (!isBaseRelation())
                break;
 
-           qualifier = word;
-           relation = lexer.render(false);
-           debug("got relation '" + relation + "'");
+           index = word;
+           relation = new CQLRelation(lexer.ttype == lexer.TT_WORD ?
+                                      lexer.sval :
+                                      lexer.render(lexer.ttype, false));
            match(lexer.ttype);
-           debug("qualifier='" + qualifier + ", relation='" + relation + "'");
+
+           while (lexer.ttype == '/') {
+               match('/');
+               if (lexer.ttype != lexer.TT_RELEVANT &&
+                   lexer.ttype != lexer.TT_FUZZY &&
+                   lexer.ttype != lexer.TT_STEM &&
+                   lexer.ttype != lexer.TT_PHONETIC &&
+                   lexer.ttype != lexer.TT_WORD)
+                   throw new CQLParseException("expected relation modifier, "
+                                               + "got " + lexer.render());
+               if (lexer.ttype == lexer.TT_WORD &&
+                   lexer.sval.indexOf('.') == -1)
+                   throw new CQLParseException("unknown first-class " +
+                                               "relation modifier: " +
+                                               lexer.sval);
+
+               relation.addModifier(lexer.sval.toLowerCase());
+               match(lexer.ttype);
+           }
+
+           debug("index='" + index + ", " +
+                 "relation='" + relation.toCQL() + "'");
        }
 
-       CQLTermNode node = new CQLTermNode(qualifier, relation, word);
-       debug("made term node " + node);
+       CQLTermNode node = new CQLTermNode(index, relation, word);
+       debug("made term node " + node.toCQL());
        return node;
     }
 
-    boolean isRelation() {
-       // ### Handle any, all and exact
+    private CQLNode parsePrefix(String index, CQLRelation relation)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       debug("prefix mapping");
+
+       String name = null;
+       String identifier = matchSymbol("prefix-name");
+       if (lexer.ttype == '=') {
+           match('=');
+           name = identifier;
+           identifier = matchSymbol("prefix-identifer");
+       }
+       CQLNode term = parseQuery(index, relation);
+       return new CQLPrefixNode(name, identifier, term);
+    }
+
+    private void gatherProxParameters(CQLProxNode node)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       for (int i = 0; i < 4; i++) {
+           if (lexer.ttype != '/')
+               return;         // end of proximity parameters
+
+           match('/');
+           if (lexer.ttype != '/') {
+               // not an omitted default
+               switch (i) {
+                   // Order should be: relation/distance/unit/ordering
+                   // For now, use MA's: unit/relation/distance/ordering
+               case 0: gatherProxRelation(node); break;
+               case 1: gatherProxDistance(node); break;
+               case 2: gatherProxUnit(node); break;
+               case 3: gatherProxOrdering(node); break;
+               }
+           }
+       }
+    }
+
+    private void gatherProxRelation(CQLProxNode node)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       if (!isProxRelation())
+           throw new CQLParseException("expected proximity relation, got " +
+                                       lexer.render());
+       node.addModifier("relation", null, lexer.render(lexer.ttype, false));
+       match(lexer.ttype);
+       debug("gPR matched " + lexer.render(lexer.ttype, false));
+    }
+
+    private void gatherProxDistance(CQLProxNode node)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       if (lexer.ttype != lexer.TT_NUMBER)
+           throw new CQLParseException("expected proximity distance, got " +
+                                       lexer.render());
+       node.addModifier("distance", null, lexer.render(lexer.ttype, false));
+       match(lexer.ttype);
+       debug("gPD matched " + lexer.render(lexer.ttype, false));
+    }
+
+    private void gatherProxUnit(CQLProxNode node)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       if (lexer.ttype != lexer.TT_pWORD &&
+           lexer.ttype != lexer.TT_SENTENCE &&
+           lexer.ttype != lexer.TT_PARAGRAPH &&
+           lexer.ttype != lexer.TT_ELEMENT)
+           throw new CQLParseException("expected proximity unit, got " +
+                                       lexer.render());
+       node.addModifier("unit", null, lexer.render());
+       match(lexer.ttype);
+    }
+
+    private void gatherProxOrdering(CQLProxNode node)
+       throws CQLParseException, IOException {
+       if (lexer.ttype != lexer.TT_ORDERED &&
+           lexer.ttype != lexer.TT_UNORDERED)
+           throw new CQLParseException("expected proximity ordering, got " +
+                                       lexer.render());
+       node.addModifier("ordering", null, lexer.render());
+       match(lexer.ttype);
+    }
+
+    private boolean isBaseRelation()
+       throws CQLParseException {
+       debug("isBaseRelation: checking ttype=" + lexer.ttype +
+             " (" + lexer.render() + ")");
+
+       if (lexer.ttype == lexer.TT_WORD &&
+           lexer.sval.indexOf('.') == -1)
+           throw new CQLParseException("unknown first-class relation: " +
+                                       lexer.sval);
+
+       return (isProxRelation() ||
+               lexer.ttype == lexer.TT_ANY ||
+               lexer.ttype == lexer.TT_ALL ||
+               lexer.ttype == lexer.TT_EXACT ||
+               lexer.ttype == lexer.TT_SCR ||
+               lexer.ttype == lexer.TT_WORD);
+    }
+
+    // Checks for a relation that may be used inside a prox operator
+    private boolean isProxRelation() {
+       debug("isProxRelation: checking ttype=" + lexer.ttype +
+             " (" + lexer.render() + ")");
        return (lexer.ttype == '<' ||
                lexer.ttype == '>' ||
                lexer.ttype == '=' ||
@@ -122,166 +257,204 @@ public class CQLParser {
 
     private void match(int token)
        throws CQLParseException, IOException {
-       debug("in match(" + lexer.render(token, null, true) + ")");
+       debug("in match(" + lexer.render(token, true) + ")");
        if (lexer.ttype != token)
            throw new CQLParseException("expected " +
-                                       lexer.render(token, null, true) +
+                                       lexer.render(token, true) +
                                        ", " + "got " + lexer.render());
-       lexer.nextToken();
+       int tmp = lexer.nextToken();
+       debug("match() got token=" + lexer.ttype + ", " +
+             "nval=" + lexer.nval + ", sval='" + lexer.sval + "'" +
+             " (tmp=" + tmp + ")");
+    }
+
+    private String matchSymbol(String expected)
+       throws CQLParseException, IOException {
+
+       debug("in matchSymbol()");
+       if (lexer.ttype == lexer.TT_WORD ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_NUMBER ||
+           lexer.ttype == '"' ||
+           // The following is a complete list of keywords.  Because
+           // they're listed here, they can be used unquoted as
+           // indexes, terms, prefix names and prefix identifiers.
+           // ### Instead, we should ask the lexer whether what we
+           // have is a keyword, and let the knowledge reside there.
+           lexer.ttype == lexer.TT_AND ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_OR ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_NOT ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_PROX ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_ANY ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_ALL ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_EXACT ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_pWORD ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_SENTENCE ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_PARAGRAPH ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_ELEMENT ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_ORDERED ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_UNORDERED ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_RELEVANT ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_FUZZY ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_STEM ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_SCR ||
+           lexer.ttype == lexer.TT_PHONETIC) {
+           String symbol = (lexer.ttype == lexer.TT_NUMBER) ?
+               lexer.render() : lexer.sval;
+           match(lexer.ttype);
+           return symbol;
+       }
+
+       throw new CQLParseException("expected " + expected + ", " +
+                                   "got " + lexer.render());
     }
 
 
-    // Test harness.
-    //
-    // e.g. echo '(au=Kerninghan or au=Ritchie) and ti=Unix' |
-    //                         java org.z3950.zing.cql.CQLParser
-    // yields:
-    // <triple>
-    //   <boolean>and</boolean>
-    //   <triple>
-    //     <boolean>or</boolean>
-    //     <searchClause>
-    //       <index>au<index>
-    //       <relation>=<relation>
-    //       <term>Kerninghan<term>
-    //     </searchClause>
-    //     <searchClause>
-    //       <index>au<index>
-    //       <relation>=<relation>
-    //       <term>Ritchie<term>
-    //     </searchClause>
-    //   </triple>
-    //   <searchClause>
-    //     <index>ti<index>
-    //     <relation>=<relation>
-    //     <term>Unix<term>
-    //   </searchClause>
-    // </triple>
-    //
+    /**
+     * Simple test-harness for the CQLParser class.
+     * <P>
+     * Reads a CQL query either from its command-line argument, if
+     * there is one, or standard input otherwise.  So these two
+     * invocations are equivalent:
+     * <PRE>
+     *  CQLParser 'au=(Kerninghan or Ritchie) and ti=Unix'
+     *  echo au=(Kerninghan or Ritchie) and ti=Unix | CQLParser
+     * </PRE>
+     * The test-harness parses the supplied query and renders is as
+     * XCQL, so that both of the invocations above produce the
+     * following output:
+     * <PRE>
+     * &lt;triple&gt;
+     *   &lt;boolean&gt;
+     *     &lt;value&gt;and&lt;/value&gt;
+     *   &lt;/boolean&gt;
+     *   &lt;triple&gt;
+     *     &lt;boolean&gt;
+     *       &lt;value&gt;or&lt;/value&gt;
+     *     &lt;/boolean&gt;
+     *     &lt;searchClause&gt;
+     *       &lt;index&gt;au&lt;/index&gt;
+     *       &lt;relation&gt;
+     *         &lt;value&gt;=&lt;/value&gt;
+     *       &lt;/relation&gt;
+     *       &lt;term&gt;Kerninghan&lt;/term&gt;
+     *     &lt;/searchClause&gt;
+     *     &lt;searchClause&gt;
+     *       &lt;index&gt;au&lt;/index&gt;
+     *       &lt;relation&gt;
+     *         &lt;value&gt;=&lt;/value&gt;
+     *       &lt;/relation&gt;
+     *       &lt;term&gt;Ritchie&lt;/term&gt;
+     *     &lt;/searchClause&gt;
+     *   &lt;/triple&gt;
+     *   &lt;searchClause&gt;
+     *     &lt;index&gt;ti&lt;/index&gt;
+     *     &lt;relation&gt;
+     *       &lt;value&gt;=&lt;/value&gt;
+     *     &lt;/relation&gt;
+     *     &lt;term&gt;Unix&lt;/term&gt;
+     *   &lt;/searchClause&gt;
+     * &lt;/triple&gt;
+     * </PRE>
+     * <P>
+     * @param -c
+     * Causes the output to be written in CQL rather than XCQL - that
+     * is, a query equivalent to that which was input, is output.  In
+     * effect, the test harness acts as a query canonicaliser.
+     * @return
+     * The input query, either as XCQL [default] or CQL [if the
+     * <TT>-c</TT> option is supplied].
+     */
     public static void main (String[] args) {
-       if (args.length != 0) {
-           System.err.println("Usage: " + args[0]);
+       char mode = 'x';        // x=XCQL, c=CQL, p=PQF
+       String pfile = null;
+
+       Vector<String> argv = new Vector<String>();
+       for (int i = 0; i < args.length; i++) {
+           argv.add(args[i]);
+       }
+
+       if (argv.size() > 0 && argv.get(0).equals("-d")) {
+           DEBUG = true;
+           argv.remove(0);
+       }
+
+       if (argv.size() > 0 && argv.get(0).equals("-c")) {
+           mode = 'c';
+           argv.remove(0);
+       } else if (argv.size() > 1 && argv.get(0).equals("-p")) {
+           mode = 'p';
+           argv.remove(0);
+           pfile = (String) argv.get(0);
+           argv.remove(0);
+       }
+
+       if (argv.size() > 1) {
+           System.err.println("Usage: CQLParser [-d] [-c] [-p <pqf-properties> [<CQL-query>]");
+           System.err.println("If unspecified, query is read from stdin");
            System.exit(1);
        }
 
-       byte[] bytes = new byte[10000];
-       try {
-           // Read in the whole of standard input in one go
-           int nbytes = System.in.read(bytes);
-       } catch (java.io.IOException ex) {
-           System.err.println("Can't read query: " + ex.getMessage());
-           System.exit(2);
+       String cql;
+       if (argv.size() == 1) {
+           cql = (String) argv.get(0);
+       } else {
+           byte[] bytes = new byte[10000];
+           try {
+               // Read in the whole of standard input in one go
+               int nbytes = System.in.read(bytes);
+           } catch (IOException ex) {
+               System.err.println("Can't read query: " + ex.getMessage());
+               System.exit(2);
+           }
+           cql = new String(bytes);
        }
-       String cql = new String(bytes);
+
        CQLParser parser = new CQLParser();
-       CQLNode root;
+       CQLNode root = null;
        try {
            root = parser.parse(cql);
-           debug("root='" + root + "'");
-           System.out.println(root.toXCQL(0));
        } catch (CQLParseException ex) {
            System.err.println("Syntax error: " + ex.getMessage());
            System.exit(3);
-       } catch (java.io.IOException ex) {
+       } catch (IOException ex) {
            System.err.println("Can't compile query: " + ex.getMessage());
            System.exit(4);
        }
-    }
-}
-
-
-// This is a trivial subclass for java.io.StreamTokenizer which knows
-// about the multi-character tokens "<=", ">=" and "<>", and included
-// a render() method.  Used only by CQLParser.
-//
-class CQLLexer extends StreamTokenizer {
-    private static boolean LEXDEBUG;
-    static int TT_LE = 1000;   // The token "<="
-    static int TT_GE = 1001;   // The token ">="
-    static int TT_NE = 1002;   // The token "<>"
 
-    static void debug(String str) {
-       if (LEXDEBUG)
-           System.err.println("LEXDEBUG: " + str);
-    }
-
-    CQLLexer(String cql, boolean lexdebug) {
-       super(new StringReader(cql));
-       this.ordinaryChar('=');
-       this.ordinaryChar('<');
-       this.ordinaryChar('>');
-       this.ordinaryChar('/');
-       this.ordinaryChar('(');
-       this.ordinaryChar(')');
-       this.wordChars('\'', '\''); // prevent this from introducing strings
-       this.LEXDEBUG = lexdebug;
-    }
-
-    public int nextToken() throws java.io.IOException {
-       int token = super.nextToken();
-
-       if (token == '<') {
-           debug("token starts with '<' ...");
-           int t2 = super.nextToken();
-           if (t2 == '=') {
-               debug("token continues with '=' - it's '<='");
-               this.ttype = token = TT_LE;
-           } else if (t2 == '>') {
-               debug("token continues with '>' - it's '<>'");
-               this.ttype = token = TT_NE;
-           } else {
-               debug("next token is " + token + " (pushed back)");
-               //this.pushBack();
-           }
-       } else if (token == '>') {
-           debug("token starts with '>' ...");
-           int t2 = super.nextToken();
-           if (t2 == '=') {
-               debug("token continues with '=' - it's '>='");
-               this.ttype = token = TT_GE;
+       try {
+           if (mode == 'c') {
+               System.out.println(root.toCQL());
+           } else if (mode == 'p') {
+               InputStream f = new FileInputStream(pfile);
+               if (f == null)
+                   throw new FileNotFoundException(pfile);
+
+               Properties config = new Properties();
+               config.load(f);
+               f.close();
+               System.out.println(root.toPQF(config));
            } else {
-               debug("next token is " + token + " (pushed back)");
-               //this.pushBack();
+               System.out.print(root.toXCQL(0));
            }
+       } catch (IOException ex) {
+           System.err.println("Can't render query: " + ex.getMessage());
+           System.exit(5);
+       } catch (UnknownIndexException ex) {
+           System.err.println("Unknown index: " + ex.getMessage());
+           System.exit(6);
+       } catch (UnknownRelationException ex) {
+           System.err.println("Unknown relation: " + ex.getMessage());
+           System.exit(7);
+       } catch (UnknownRelationModifierException ex) {
+           System.err.println("Unknown relation modifier: " +
+                              ex.getMessage());
+           System.exit(8);
+       } catch (UnknownPositionException ex) {
+           System.err.println("Unknown position: " + ex.getMessage());
+           System.exit(9);
+       } catch (PQFTranslationException ex) {
+           // We catch all of this class's subclasses, so --
+           throw new Error("can't get a PQFTranslationException");
        }
-
-       debug("token=" + token + ", " +
-             "nval=" + this.nval + ", " + "sval=" + this.sval);
-
-       return token;
-    }
-
-    String render() {
-       return this.render(this.ttype, null, true);
-    }
-
-    String render(boolean quoteChars) {
-       return this.render(this.ttype, null, quoteChars);
-    }
-
-    String render(int token, String str, boolean quoteChars) {
-       String ret;
-
-       if (token == this.TT_EOF) {
-           return "EOF";
-       } else if (token == this.TT_EOL) {
-           return "EOL";
-       } else if (token == this.TT_NUMBER) {
-           return "number: " + this.nval;
-       } else if (token == this.TT_WORD) {
-           return "word: " + this.sval;
-       } else if (token == '"') {
-           return "string: \"" + this.sval + "\"";
-       } else if (token == TT_LE) {
-           return "<=";
-       } else if (token == TT_GE) {
-           return ">=";
-       } else if (token == TT_NE) {
-           return "<>";
-       }
-
-       String res = String.valueOf((char) token);
-       if (quoteChars) res = "'" + res + "'";
-        return res;
     }
 }