基于编译技术的可视化计算系统设计

和 目标 代 码 生 成 几 个 阶 段 ，最 主 要 的 是 前 ３大 阶 段 。
Ｔ－Ｔ Ｆ ｆ 、 Ｆ － ＊ 聊 ｆ ＊
Ｆ （） Ｉｄ 一 Ｅ ｉ
２３ 算 符 优 先 分 析 法 －
算符 优先分析 法是一种 特别适 用于表 达式运 算的 自下而
上 的语 法 分 析 方 法 。 当文 法 Ｇ 的产 生 式 中没 有 两 个 连 续 的 非
（）数字 ７ １ 进栈 （）栈顶运算符 ＃＜＋ ＋ ２ 进栈 （）栈顶运算符＋＜ （ （ ３ 进栈
（） 数 字 ５进 栈 ４
３ 可 视化 计算 系统
系统主要包 含两个 方面 的内容 ：一是输 入算符 运算流 时 对算 符运算 流进行 词法分 析 ，二是对 通过词 法分析 生成 的符 号进行语 法分析 ，并 同时进行语义分析及其计算得到结果 。
（ａｙａ ｓｔｔ ｏ ｌ ｒ ａ Ｐ ｗ ｒ Ｔ ｉｕｎ０ ０ １ Ｃ ｉａ Ｔ ｉｕ ｎＩ ｔｕｅ ｆ ｅ ｉ ｌ ｏ ｅ ， ａ ａ ３ ０ ３， ｈｎ ） ｎ ｉ Ｅ ｔｃ ｙ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｏｎ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｌｔ ｎ ｏ ｅ ｉａ ｎ ｙ ｉ ａ ｄ ｓ ｎ ａ ｎ ｌ ｓｓ ｕ ｅ Ｖｉｕ ｔ ｄｏ ０ ８ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｌ ｏ ｄ ｓ ｎ ａ ｔａ ｔ ： ｏ ｉ ｉ ｆｌｘ ｃ ｌａ ａ ｓ ｎ ｙ ｔｘ ａ ａｙ ｉ， ｓ ｓ ａ Ｓ ｕ ｉ ２ ０ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏｓ ｔ ｅ ｉ ｈ ａｏ ｌ ｓ ｌ ｔ ｇ ｓ ｔａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｐ ｒ ｔｒｐ ｅ ｅ ｅ ｃ ｅａ ｉｎ ｒ ｒ ｙ ｃ ｍｐ ｒ ｏ ｉｕ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｓ ｓｅ Ｉ ｉ ｙ ｔｍ， ｈ ｎ ｕ ａ ａｔ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｅ ａｏ ｒ ｃ ｄ ｎ ｅ ｒ ｌｔ ｓｐ ｏ ｔ ｏ ａ ｉ ｎ ｖ ｓ ａ ｃ ｕ ａｉ ｙ ｔｍ． ｎ ｔ ｓｓ ｓ ｏ ｏ ｉｉ ｓ ｌ ｌ ｏ ｈ ｅ ｔ ｅ ｉ ｐ ｔｄ ｔ ｏ ｈ ｉ ａ ａ ａ ｓｓ ｓ ｎ ａ ａ ａ ｓｓ ｓ ｍａ ｔ ａ ａｙ ｉ ｎ ｈ ｎ ｃ ｕ ａ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｔ ｅ ｌｘ ｃ ｎ ｙ ｉ， ｙ ｔ ｎ ｙ ｉ， ｅ ｎ ｉ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｔ ｅ ａｃ ｌｔ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ． ｅ ｌ ｌ ｘ ｌ ｃ ｌ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｏｐ ｒ ｔ ｒ ｒ ｃ ｄ ｎ ｅ ｒ ｌｔ ｎ Ｖｉｕ ａｃ ｌｔ ｎ ｓ ｓｅ ｅ ａ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｅａ ｉ ｓ； ｓ ａ ｃ ｕ ａｉ ｙ ｔ ｍ ｐ ｏ ｌ ｌ ｏ
如 输 入 的是 特 殊 字 符 或 非数 值 时 ，如 ＠ ，Ｓ ，将 会 给 出错 误 提
实际上 ，程序在 执行 时 ，使用 了一个堆栈 ，用 于存放 表 达式 中的运算符 与运算数 。当程序开 始执行 时 ，依 次读入 构 成 表达式 的各项元素 ，并 将之存入 到堆栈 中。当读人 的是数 值 时 ，先存入 堆栈 ；当读 入的是运 算符 时 ，则使 用堆栈 栈顶 的运算 符与读 到 的这个 运算符 进行优 先级 的 比较 ，若是 ＞ 关 系 ，则表示找到 了句柄的末尾 ，然后 在堆栈 内找 到句 柄的头 ， 再根据赋 予语法规则 所定义 的语 义规则 进行计 算直 至得到 结
式 ，而毒Ｒ…ａ或吉Ｒ…Ｑ 。 ａ 其中 Ｐ 、Ｒ代 表非 终结 符 ，ａ 、ｂ代 表 终 结 符 。
词 法分析 阶段就 是扫描 构成 源程序 的字符 串 ，根据源语 言 的构词 规则分 析并识别 出源语 言 中的一个个 独立 的单词符 号 ，如关键 字、标识 符 、常量 、运算符 与分界符等 。 词 法分析用 来保证 用户 输入 的运算 表达式 数字及 运算符 的正确性 ，而不 是在 运行 程序 时才发 现运 算 表达 式不 正确 。 这 就需要 通 过采 用正 规式 来定 义表达 式 ，如下 列 定义 规则 ，
Ａ Ｔ Ｉ Ａ ＴＬＩＥ Ｃ Ｎ Ｅ Ｔ Ｉ Ｔ ＮＴＣ ＮＱ Ｅ Ｒ Ｉ Ｃ Ｌ Ｎ ＥＬ Ｎ Ｅ ＤＩ Ｎ Ｉ Ｃ Ｉ Ｈ ＩＵ Ｓ ＦＩ Ｉ Ｇ Ａ Ｄ ＦＡ Ｏ Ｅ
人 工 智 能及 识 别 技 术
基于编译 技术 的可视化计 算系统 设计
赵 丽 ，齐兴 斌 。李 雪梅
（ 太原 电力高等专科学校 ，太原 ０ ０ １） ３ ０ ３
对 只 有 一 个 非 终 结 符 的 子 句 无 法 进 行 归 约 。 但 由 于 在 具 有 优
先 级的高级 语言 的算术 运算 中 ，不存 在不含有运 算符 ，只有
语法分 析 阶段 就是 对词法 分析 的结果 ，根据 源语 言 的语
运 算数据 的表达式 出现 ，所 以 ，使用这 种分析法来进 行算 术
作者简介 ：赵丽 （９ ０ ） １８ 一 ，女 ，讲师 ，硕士 ，研究方 向：计
算机语言 ；齐兴斌 ，讲 师，硕 士；李雪梅 ，教授 ，学 士。
收 稿 日期 ：２ １ — ７ １ ０２０— ８
电脑编程技巧与维护
运算 也 足够 了 。
词法 分析结束 后进入语 法分析 ，采 用 自底 向上 的算符优
ｌ 引 言
在 计 算 机 科 学 技 术 的 发 展 进 程 中 ， 编 译 技 术 占据 了 非 常
下 列 定 义 规 则 。采 用 大 写 字 母 表 示 非 终 结 符 ，小 写 字 母 表 示 终 结符 。
Ｅ— Ｅ＋Ｔ Ｅ ｌ Ｉ Ｔ
重要 的位 置 ，它是 每个优 秀的计算 机专业 人员 必修 的一 门课 程 。编译 其实就是将源语 言 （ 高级语 言）所写 的程序 转换为与 之等价 的 目标 语言 ｆ 级语言）所写 的程序 ，如把 Ｃ或 ｃ ＋ ｆ 氐 ＋ 所 写 的程 序转 换成汇 编语言所 写的 目标 代码 的程序 就是编 译程 序 。当编译 程序把 高级语 言翻译成低 级语 言时 ，一 般要 经历 词法 分析 、语 法分 析 、语义分 析与 中间代码 生成 、代码 优化
果。
关 键 词 ：算 符 优 先 关 系 ； 可视 化 计 算 系统
Ｂａ ｅ ｎ ｍ ｐｉｅ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｏ ｓ ｌＣａ ｃ ａ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｓ ｄ ｏ Ｃｏ ｌ ｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｆＶｉｕａ ｌｕｌ ｔｏ Ｓ ｓｅ Ｄｅ ｉ ｎ
Ｚ ＨＡ Ｌ ， ｎ － ｉ Ｌ ｅ ｍｅ Ｏ ｉ ＱＩ Ｘｉｇ ｂｎ， Ｉ Ｘｕ － ｉ
采 用 ｄ表 示 单 个 数 字 ０ ９。 —， ＜ 字 ＞ ＋ｄＩ＜ 字 ＞ 数 ＿ ｄ 数 ＜ 算符 ＞ ＋Ｉ ｌ Ｉ ｌ（ ） ｌ 运 一 — ， １
２ 语 法 分 析 ． ２
算 符优先分 析法借 鉴了算术 表达式 运算 中不 同优 先顺序
的概念 ，在终结符 之间定义 了某 种优先 关系 ，从 而在 句型 中 寻找 可归 约串并 对可 归约 串进行 归约从 而得 到最 终 的结果 。 当然 ，在 这种文法 中 ，没有考 虑非终 结符 的优 先关 系 ，所 以
终结符 与空 串时 ，考查 文法 中的任意两 个终结符 ａ和 ｂ之 间
的关 系 ， 当 ａ和 ｂ之 间 有 优 先 关 系 时 ，最 多 存 在 下 列 优 先 关
系之一 ：
本系 统从 编译 程序 的原理 与技 术 出发 ，利用 Ｖｓａ Ｓｕ ｉ ｌ ｔ— ｕ ｄ２０ ｉ ０ ８作为 开发工具 ，设计 了一个具有词 法分析 、语法 分析 ｏ 的可视化计算系统。
示 。接着进入 语法分 析 ，采用 编译 技术 中的 自下 而上 的语法 分析 方法——算符 优先分 析法 ，对 算符 运算流 中的数据 与运 算符进行分析 ，并根据语义进行计 算直 至得 到正确 的结果 。
果。如当读入 的表达式是 ７ （ ２ ３ ２时 ，其执行顺序 为 ： ＋ ５ — ）＋
摘 要 ：针 对 编 译技 术 中的 词 法分 析 与语 法 分 析 ，利 用 Ｖｓａ ｔｄｏ ０ ８开 发 工 具 设 计 出一 套 根 据 算 符 优 先 关 系进 ｉ ｌ ｕｉ ０ ｕ Ｓ ２
行优先级 比较的 可视化计算 系统。在这套 系统 中，可对输入 的数据进行词法分析 、语 法分析 ，语 义分析 并计算 出结
法规则 ，识别 出相应 的语法 范畴 ，如程序 、函数 、语句 、表
达式等 。
基金项 目：太原 市科技项 目 （ ｏ ２ １４ ９ ） Ｎ ：１０ ６ ０ ３ 。
语 法分 析用来 保证 用户输 入的运 算表达 式逻 辑上 的正确 性 ，只有词法 与语法都 正确 的表达式 才能通 过运 算得到 正确 的结果 。采用 上下文无 关文 法来定义 输入表 达式 的语法 ，如
（）ａ ｂ １ ，当且仅 当文法 中含有形 如 Ｐ …ａ 开发 工具
２ １ 词 法 分 析 ．
ａ … 的产 生 式 。 ｂ
（）ａ ，当且仅 当文法 中含有 形如 Ｐ …ａ ２ 《ｂ 一 Ｒ…的产 生 式 ，而与Ｒ …或粤Ｒ ｂ ｂ Ｑ …。 （）ａ ，当且仅 当文法 中含有 形如 Ｐ …Ｒ …的产 生 ３ ≯ｂ 一 ｂ
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３１ 输 入 算 符 运 算 流 并 进 行 词 法分 析 ．
（）栈顶运算符 （ ５ ＜ （）数字 ２进栈 ６
进栈
系统 提供两种 输入方 法 ：可通 过键 盘输入 ，也可使 用 鼠 标按屏 幕上 的按键输入 ，如 图 １ 示 。当输入一 个系统 不能 所
（）栈顶运算符 ＞一满足规则 Ｔ ７ — Ｆ归约 ５２ ， ＊ （）栈顶运算符 （ 一 一 ８ ＜ 进栈 （）数 字 ３ ９ 进栈 （０ １）栈顶运算符一＞） 满足规则 Ｅ Ｅ ｒ归约 １— — －， ｒ ０３
规则 ，得到最终 的运算结果 。
句 柄 的定 义是通过 终结符 之间 的优先关 系来界定 的 。如 用 Ｎ表示 非终结符 ，ｎ表示终结符 ，用＜ 、＝ 、＞ 表示终结符 之 间 的优先关系 ，则可用如下方法来定义句柄 。
在 句 型 ｎＮ ｌｎ… ． １ ｏｎＮ ２ ． Ｎ ＋中 Ｎ
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若 有 ｎ ＜ｎ ０ ｌ
ｎ Ｉ ｎ２ … … ｎ】
ＩＯ拳 羹惟辑 ： 一 ） ） ｉ
避 － 蜘 ：０３ Ｔ ｊ １－ Ｉ１辱 ： Ｉ 滞 一蛳 ， 擀｝ ｆ １ ：
ｎｉ ＞ｎｉＩ ＋
图 ２ 计 算 系统 的 执 行 界 面
则 Ｎ 。ｎ… ．Ｎ ｎＮ ： ． ｎ Ｎ构成 了当前句型的句柄。 本 系统从 输入算符 运算 流开始 ，先根据 编译技术 中 的词 法分 析技术 ，识别 出构成 算符运算 流 中的一 个个运 算符号及 运算数据 。当词法分析 时有错误产生 ，能 给出 出错信 息提示，
先 分 析 法 ， 每 次 当词 法 分 析 识 别 出 一 个 数 字 或 操 作 符 后 ，根 据 相 应 规 则 进 行 归 约 操 作 ， 同 时将 进 行 值 的运 算 。 整 个 过 程 反 复 执行 ，直 到 最 后 结 果 生 成 ，如 图 ２ 示 。 所
算符优 先分析法 中 的可 归约 串称 为句 柄 。其分 析过程 就 是 首先 查找 当前句型 的句柄 ，然后用 相应 的产生 式左部替 换 它 ，这个过 程就是俗称 的归约 ，继续 归约 ，直到 文法 的开始 过 程 ，即完 成整个分 析过程 ，并 同时通 过对规则 赋予 的语义