バッカスナウア記法（BNF）

①バッカス・ナウア記法（BNF）とは何か

ある日、高校生のサトシは学校の情報科の授業で「バッカス・ナウア記法（BNF）」という言葉を初めて聞きました。先生がわかりやすく説明を始めました。

「みんな、今日はバッカス・ナウア記法、別名BNFについて話すよ」と先生が言いました。「BNFはプログラミング言語やデータの構造を定義するための記法で、コンピュータサイエンスの基本的なツールなんだ。」

サトシは手を挙げました。「先生、それって具体的にはどういうことなんですか？そもそもどうやって使うんですか？」

「BNFでは、文法を表現するために特定の記号が使われるんだ。まず、非終端記号と終端記号という考え方を理解しよう。非終端記号は、他のルールに変換できる記号で、例えば文の構成要素を指すものだ。終端記号は、実際の値や文字そのもので、それ以上細分化できないんだ。たとえば、数式の中の数字や演算子が終端記号にあたるよ」と先生は説明しました。

BNFの使い方

「なるほど、文法を記号で表現するんですね。でも、その記号はどうやって使うんですか？」とサトシは尋ねました。

「BNFでは、いくつかの特別な記号を使って構造を表現するんだ。例えば、<>は分類名を表し、::=は代入（〜とする）、|は選択肢を意味するんだ。さらに、BNFの中では再帰という考え方も重要なんだ。再帰とは、自分自身を呼び出すルールのことで、これを使うと複雑な構造をシンプルに表現できるんだよ」と先生は続けました。

具体的な例

「具体的な例を教えてください」とサトシは続けて尋ねました。

「例えば、数式を考えてみよう。BNFを使うと、数式の構造を次のように表現できるんだ。

<式> ::=<項> |<項> +<式>

<項> ::=<因子> |<因子> *<項>

<因子> ::=数字 | (<式>

ここで、<式>や<項>が非終端記号で、数字や+などが終端記号にあたるよ。この例では、再帰を使って、複数の演算を持つ数式を表現しているんだ」と先生は説明しました。

サトシは困惑して言いました「え、、ちょっと難しいですね。もっとわかりやすくできないですか？」

「よし、それなら例えば総菜パンで考えてみよう。BNFを使うと、総菜パンの構造を次のように表現できるんだ。

<総菜パン> ::= <パンの種類> | <パンの種類> + <具>

総菜パンはパンの種類だけ、またはパンの種類に具を加えたものとして定義する。

<パンの種類> ::= ロールパン | バゲット | 食パン

パンの種類はロールパン、バゲット、または食パンのいずれかとする。

<具> ::= ハム | チーズ | 卵サラダ | ツナ

具はハム、チーズ、卵サラダ、またはツナのいずれかとする。

ここで、<総菜パン>や<パンの種類>が非終端記号で、ハムやチーズなどが終端記号にあたるよ。この例では、再帰を使って、複数の具材を持つ総菜パンを表現しているんだ」と先生は説明しました。

BNFの歴史と影響

「BNFが生まれたのは1960年代のことなんだ。その頃、コンピュータ科学者たちはプログラミング言語の文法を正確に表現する方法を必要としていたんだ。この記法のおかげで、言語の設計や解析が効率的かつ正確にできるようになったんだよ」と先生は続けました。

サトシは深く理解しました。「つまり、BNFはプログラムの文法を正確に定義するためのツールなんですね。」

「その通りだよ、サトシ。BNFは、言語の文法を整理し、コンピュータが正確に理解できるようにするための大切な方法なんだ」と先生はまとめました。

バッカス・ナウア記法の定義

バッカス・ナウア記法（BNF）：プログラミング言語やデータ構造の文法を定義するための記法。<>は分類名、::=は代入、|は選択肢を表し、再帰を利用して複雑な構造をシンプルに表現する。

②実際の事例

企業でのBNFの使用例

多くの企業では、BNFを利用してプログラミング言語の仕様を定義しています。例えば、JavaやPythonなどの主要なプログラミング言語の設計には、この記法が使われています。BNFのおかげで、プログラマは一貫した文法に基づいてコードを書けるようになり、言語の解析やコンパイルが効率的に行われています。

また、SQLなどのデータベース言語の文法を定義する際にもBNFが活用されています。これにより、複雑なクエリの構造が明確にされ、データの検索や操作が正確に行われるようになっています。