《高级程序设计语言》PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
个不一定连续的字符后形成的字符串 ）
符号串集合V自身的n次（连接）积记为： Vn = V V…V =Vn-1V =VVn-1 (n个V)
规定 V0 = {}. V的闭包：令： V* = V0 ∪ V1 ∪ V2 ∪ …
称 V*是V的闭包。 V的正则包（正闭包，正则闭包）：记V+ = VV*, 称
相同
名字和标识符
标识符：无意义的符号串
名字：可以看成是代表一个抽象的存储单元
名字的值：名字所代表的单元的内容则认为是 此名字的值。
名字的属性： 一个名字的属性包括类型和作用 域。
标识符、名字与存储空间的关系:同一标识符可 以表示不同的名字；同一名字可以表示不同的 存储空间；同一存储空间可以有多个名字
地址为 a
CARD.AGE 地址为 a+20
CARD.MARRIED 地址为 a+24
2.2.4 语句与控制结构
表达式 数值、关系、逻辑、字符串
语句 赋值语句 控制语句（无条件、条件、循环、过程调用、返回） 说明句
简单句和复合句
组成：运算量（亦称操作数，即数据引用或函数调 用）和算符组成的。 表示形式:
尾（前）部删掉几个字符后形成的符号串，称为x的前 （后）缀；从一个符号串中删去他的一个前缀和后缀后 所剩下部分称为x的子串。
与文法定义相关的几个概念和术语：
空串（字）：不包含符号的序列称为空串（字） ，记 为。
用*表示上的所有符号串的全体，空字也包括在其中。 如：若={a,b}则*={,a,b,aa,ab,bb,aaa,…}。表示不含 人何元素的空集{}。这里要注意、{}和{}的区别。
前缀式： +a*bc 中缀式：a+b*c 后缀式：abc*+
表达式中的算符
消除文法的二 义性
算符的优先级和结合性 乘幂 （ ** 或 ↑ ） 一元负 （ - ） 乘、除 （ * ， /， ÷ ） 加、减 （ + ， - ） 关系符 （ < , = , >, <=, <>, >= ) 非 （ ﹁， not, 或 .NOT. ) 与 （∧， &, and 或 .AND. )
符号串集合的连接：*的子集U和V中的（连接）积定义 为: UV={∣U & V }
即集合UV中的符号串是由U和V的符号串连接而成的。注 意，一般UVVU，但（UV)W=U(VW).
令X1=“abc”, X2=“def” 表示、术语 举例
|X1|
|abc|= 3
ε
|ε|= 0
X1.X2
“abc”“def”=“abcdef”
语句1； 语句2； 语句n； 许多广为使用的语言，如FORTRAN、C、Pascal，等等，属于 这类语言。
2.2.1 高级语言分类
二、应用式语言
与强制式语言不同的是，应用式语言更注重程序所 表示的功能，而不是一个语句接一个语句地执行。程 序的开发过程是从前面已有的函数出发构造出更复杂 的函数，对初始数据集进行操作直至最终的函数可以 用于从初始数据计算出最终的结果。这种语言通常的 语法形式是：
end;
struct Node {
char data； int a; int mark; }；
特点：
多种基本数据类型组成的新的数据类型
记录的存放：连续存放 记录的长度：每个分量的长度之和 记录分量地址的计算：首地址+各分量相
对于首地址的偏移（offset）
如：就CARD而言， NAME,AGE,MARRIED 的相对数 OFFSET分别为0、20、24。于是，假定 CARD的首地址为a，那么，
V+是V的正则包，即V+ =V1 ∪ V2 ∪ V3 ∪ …。
一个例子
有一个字母表： A={a,b,c}
A0={ε} A1=？ A2=？ A3=？ A*=？
A+=?
2.3.1 上下文无关文法
文法是描述语言的语法结构的形式规则（即语法 规则）。
所谓上下文无关文法是这样一种文法，它所定义 的语法范畴（或语法单位)是完全于这种范畴可 能出现的环境的。
2.2.1 高级语言分类 2.2.2 程序结构 2.2.3 数据类型与操作 2.2.4 语句与控制结构
2.2.1 高级语言分类
从不同的角度看，对高级程序设计语言有不同的分类方法。如 果我们从语言范型分类，当今的大多数程序设计语言可划分为四类。
一、强制式语言
强制式语言也称过程式语言。其特点是命令驱动，面向语句。一 个强制式语言程序由一系列的语句组成，每个浯句的执行引起若干 存储单元中的值的改变。这种语言的语法形式通常具有如下形式：
2.1.2 语义
对于一个语言来说，不仅要给出它的词 法、语法规则，而且要定义它的单词符 号和语法单位的意义。这就是语义问题。
语义是指这样的一组规则，使用它可
以定义一个程序的意义。 我们采用的方法为：属性文法和基于属
性文法的语法制导翻译方法。
程序
程序
程序语言的基
子程序 或
本功能是描述
数据和对数据
2.3 程序语言的语法描述
对于高级程序语言及编译程序而言， 语言的语法定义是非常重要的。
本节将介绍语法结构的形式描述问 题。
与文法定义相关的几个概念和术语：
字母表：由若干元素组成的有限非空集合，用表示， 它的每个元素称为一个符号。
符号串： 由中的符号所构成的有穷序列。 符号串的前缀和后缀及子串：设x是一个符号串，将x的
从功能上说语句大体可分执行性语句和说明性语句，
说明性语句旨在定义不同数据类型的变量或运算。
执行性语句旨在描述程序根的据属动性作文。法的定义
进行处理
对不同的语句，编译器的处理方式不同。 执行性语句又可分赋值语句、控制语句和输入/输出语
句. 从形式上说，语句还可分为简单句、复合句和分程序等。
X1n X1的前缀 X1的后缀 X1的子串 X1的真前缀 X1的真后缀 X1的真子串 X1的子序列
“abc”3 =“abcabcabc” “abc”的前缀可以是：ε，a，ab, abc “abc”的前缀可以是：ε，c，bc, abc “abc”的子串可以是： ε，a，b, c, … “abc”的真前缀可以是：a，ab ？ ？ “abdf”是“abcdef”的一个子序列（X1中去掉若干
《高级程序设计语言》PPT课件
本课件PPT仅供学习使用 本课件PPT仅供学习使用 本课件PPT仅供学习使用
学习完毕请自行删除
2.1 程序语言的定义
任何语言实现的基础是语言的定义。 在定义方面，编译程序研制者与一般用户有
所不同
用户关心语言如何使用 开发人员关心语言的定义。他们对哪些构造允许
出现更感兴趣。即使一时不能看出某种构造的实 际应用，或者判断实现该结构会导致严重的困难， 但仍必须严格根据语言的定义实现它。
a. 数组
特点：一个数组是由同一类型数据所组成的某 种n维矩形结构。每个元素占相同的存储空间
下标：沿着每一维的距离称为一设个计下符标号表。的构造 数组元素的命名：数组名+下标方法，需要在符号 确储定空数间组 是与 否可 确变定数组：在编译时表息同数中，的组存并属所储需性更要文需多定法的的义以存信不便 数组元素的存储与地址的计算 对其语义进行描述 内情向量表：数据类型，数组的维数，下标的
符号串及符号串集合的运算
符号串的连接运算 符号串的方幂：一个符号串与其自身的n-1的任意连
接称为符号串的n次幂，记作：xn xn = xn-1n-1 特别地:x0=
符号串及符号串集合的运算
字符串集合的和(等价于集合的并运算)：设A、B是两个 符号串的集合，则将集合A、B的和记为A+B或A∪B,定 义为：A∪B={w|wA或wB}
2.2.2 程序结构
不同程序语言都有各自的程序结构
C语言程序可以包含多个函数 Pascal 支持过程的嵌套定义 程序结构的不同，决定了符号表构造方法
的不同
Papsrocgarl a是m 一ma个in允许子程序嵌套定义的语言
…procedure P1; … procedure P11; …begin e…nd;
其中，A∈ＶＮ， ∈（ ＶＴ∪ＶＮ）＊开始符号S至 少必须在某一产生式的左部出现一次。
上下文无关文法的定义
1. 所谓终结符号乃是组成语言的基本符号，
函数n(…函数2(函数1(数据))…) 因此，这种语言也称函数式语言。LISP和ML属于这种 语言。
2.2.1 高级语言分类
三、基于规则的语言
基于规则的语言程序的执行过程是：检查一定 的条件，当它满足值，则执行适当的动作。最 有代表性的基于规则语言是Prolog，它也称逻 辑程序设计语言，因为它的基本允许条件是谓 词逻辑表达式。这类语言的语法形式通常为：
变化范围，首地址
从逻辑上说，记录结构是由已知类型的 数据组合起来的一种结构。
记录结构是许多程序语言的一类重要的 数据结构。
Pascal语言采用下面形式定义记录：
CARD: record NAME: array[1…20] of char; AGE:integer; MARRIED:boolean
语句
的运算。所谓 程序，从本质
表达式
上来说是描述
一定数据的处数据引用
算符
理过程。
分程序
函数调用
程序设计语言的定义
建立在有限字母集之上的一个符号系统 有一定的语法和语义规则
语法规则：词法规则和语法规则 语义规则：描述语法单位的功能和含义
程序设计语言的功能是描述数据和对数 据的运算
2.2 高级语言的一般特性
形式上定义一个上下文无关文法Ｇ是一 个四元式（ＶＴ，ＶＮ，Ｓ，P）
上下文无关文法的形式定义
形式上定义一个上下文无关文法Ｇ是一个四元式 （ＶＴ，ＶＮ，Ｓ，P）其中 ＶＴ是一个非空有限集，它的每一个元素称为终结符号； ＶＮ是一个非空有限集，它的每一个元素称为非终结符号，
ＶＴ∩ＶＮ＝； Ｓ是一个非终结符号，称为开始符号； P是一个产生式（有限）集合，每个产生式形式是A→ ，
程序语言主要由语法和语义两方面定义。
Байду номын сангаас
2.1.1 语法
所谓一个语言的语法是指这样的一组规 则，用它可以形成和产生一个合适的程 序。
这些规则一部分称为词法规则，另一部 分能称为语法规则（或产生规则）。
几个概念
字母表； b.词法规则是指单词符号的形成规则。单词符号
一般包括：各类型的常数、标识符、基本字、 算符和界符等。 语法规则规定了如何从单词符号形成更大的结构 （即语法单位或语法范畴），换言之，语法规 则是语法单位的形成规则。一般程序语言的语 法单位有：表达式、语句、分程序、函数、过 程和程序等。
特点：性 缺点：不能用来描述自然语言，但对于程序语言
基本上够用，所以以后凡“文法”一词，若无 特殊说明，均指上下文无关文法
引例
例子：对于英文句子：He gave me a book. 是由如下语法规则产生的：
由语法规则“推导”出句子的过 程
“推导” 过程对应的语法分析树
上下文无关文法的定义
一个上下文无关文法G包括四个组成部分： 一组终结符号，一组非终结符，一个开 始符号，以及一组产生式。
begin …end; procedure P2; …begin …end; begin … end
2.2.3 数据类型与操作
程序设计语言支持特定的数据类型与操作。一 个数据类型通常包括以下三种要素： 属性 值 操作
一.初等数据类型（基本数据类型）
常见的初等数据类型有：
不同的数据类型占 存储空间不同，表 示的数的范围也不
算符的代数性质
作用：（交换率、结合率和分决配定率了）在优常化的
常可用来优化目标程序的质量过。程优但中化应是策采必略取的
须注意两点：
代数性质引用到什么程度视具体语言的不同 而不同。如在ALGOL中把
A*B+C*D 处理成C*D+A*B, 则至少是对ALGOL不 够忠实。
数学上成立的代数性质在计算机上未必完全 成立。如：(A+B)+C=A+(B+C)在计算机上 并不普遍成立。
条件1→动作l 条件2→动作2 条件n→动作3
2.2.1 高级语言分类
四、面向对象语言
面向对象语言如今已成为最流行、最重要的 语言。它主要的特征是支持封装性、继承性和 多态性等。把复杂的数据和用于这些数据的操 作封装在一起，构成对象；对简单对象进行扩 充、继承简单对象的特性，从而设计出复杂的 对象。通过对象的构造可以使面向对象程序获 得强制式语言的有效性，通过作用于规定数据 的函数的构造可以获得应用式语言的灵活性和 可靠性。
符号串集合V自身的n次（连接）积记为： Vn = V V…V =Vn-1V =VVn-1 (n个V)
规定 V0 = {}. V的闭包：令： V* = V0 ∪ V1 ∪ V2 ∪ …
称 V*是V的闭包。 V的正则包（正闭包，正则闭包）：记V+ = VV*, 称
相同
名字和标识符
标识符：无意义的符号串
名字：可以看成是代表一个抽象的存储单元
名字的值：名字所代表的单元的内容则认为是 此名字的值。
名字的属性： 一个名字的属性包括类型和作用 域。
标识符、名字与存储空间的关系:同一标识符可 以表示不同的名字；同一名字可以表示不同的 存储空间；同一存储空间可以有多个名字
地址为 a
CARD.AGE 地址为 a+20
CARD.MARRIED 地址为 a+24
2.2.4 语句与控制结构
表达式 数值、关系、逻辑、字符串
语句 赋值语句 控制语句（无条件、条件、循环、过程调用、返回） 说明句
简单句和复合句
组成：运算量（亦称操作数，即数据引用或函数调 用）和算符组成的。 表示形式:
尾（前）部删掉几个字符后形成的符号串，称为x的前 （后）缀；从一个符号串中删去他的一个前缀和后缀后 所剩下部分称为x的子串。
与文法定义相关的几个概念和术语：
空串（字）：不包含符号的序列称为空串（字） ，记 为。
用*表示上的所有符号串的全体，空字也包括在其中。 如：若={a,b}则*={,a,b,aa,ab,bb,aaa,…}。表示不含 人何元素的空集{}。这里要注意、{}和{}的区别。
前缀式： +a*bc 中缀式：a+b*c 后缀式：abc*+
表达式中的算符
消除文法的二 义性
算符的优先级和结合性 乘幂 （ ** 或 ↑ ） 一元负 （ - ） 乘、除 （ * ， /， ÷ ） 加、减 （ + ， - ） 关系符 （ < , = , >, <=, <>, >= ) 非 （ ﹁， not, 或 .NOT. ) 与 （∧， &, and 或 .AND. )
符号串集合的连接：*的子集U和V中的（连接）积定义 为: UV={∣U & V }
即集合UV中的符号串是由U和V的符号串连接而成的。注 意，一般UVVU，但（UV)W=U(VW).
令X1=“abc”, X2=“def” 表示、术语 举例
|X1|
|abc|= 3
ε
|ε|= 0
X1.X2
“abc”“def”=“abcdef”
语句1； 语句2； 语句n； 许多广为使用的语言，如FORTRAN、C、Pascal，等等，属于 这类语言。
2.2.1 高级语言分类
二、应用式语言
与强制式语言不同的是，应用式语言更注重程序所 表示的功能，而不是一个语句接一个语句地执行。程 序的开发过程是从前面已有的函数出发构造出更复杂 的函数，对初始数据集进行操作直至最终的函数可以 用于从初始数据计算出最终的结果。这种语言通常的 语法形式是：
end;
struct Node {
char data； int a; int mark; }；
特点：
多种基本数据类型组成的新的数据类型
记录的存放：连续存放 记录的长度：每个分量的长度之和 记录分量地址的计算：首地址+各分量相
对于首地址的偏移（offset）
如：就CARD而言， NAME,AGE,MARRIED 的相对数 OFFSET分别为0、20、24。于是，假定 CARD的首地址为a，那么，
V+是V的正则包，即V+ =V1 ∪ V2 ∪ V3 ∪ …。
一个例子
有一个字母表： A={a,b,c}
A0={ε} A1=？ A2=？ A3=？ A*=？
A+=?
2.3.1 上下文无关文法
文法是描述语言的语法结构的形式规则（即语法 规则）。
所谓上下文无关文法是这样一种文法，它所定义 的语法范畴（或语法单位)是完全于这种范畴可 能出现的环境的。
2.2.1 高级语言分类 2.2.2 程序结构 2.2.3 数据类型与操作 2.2.4 语句与控制结构
2.2.1 高级语言分类
从不同的角度看，对高级程序设计语言有不同的分类方法。如 果我们从语言范型分类，当今的大多数程序设计语言可划分为四类。
一、强制式语言
强制式语言也称过程式语言。其特点是命令驱动，面向语句。一 个强制式语言程序由一系列的语句组成，每个浯句的执行引起若干 存储单元中的值的改变。这种语言的语法形式通常具有如下形式：
2.1.2 语义
对于一个语言来说，不仅要给出它的词 法、语法规则，而且要定义它的单词符 号和语法单位的意义。这就是语义问题。
语义是指这样的一组规则，使用它可
以定义一个程序的意义。 我们采用的方法为：属性文法和基于属
性文法的语法制导翻译方法。
程序
程序
程序语言的基
子程序 或
本功能是描述
数据和对数据
2.3 程序语言的语法描述
对于高级程序语言及编译程序而言， 语言的语法定义是非常重要的。
本节将介绍语法结构的形式描述问 题。
与文法定义相关的几个概念和术语：
字母表：由若干元素组成的有限非空集合，用表示， 它的每个元素称为一个符号。
符号串： 由中的符号所构成的有穷序列。 符号串的前缀和后缀及子串：设x是一个符号串，将x的
从功能上说语句大体可分执行性语句和说明性语句，
说明性语句旨在定义不同数据类型的变量或运算。
执行性语句旨在描述程序根的据属动性作文。法的定义
进行处理
对不同的语句，编译器的处理方式不同。 执行性语句又可分赋值语句、控制语句和输入/输出语
句. 从形式上说，语句还可分为简单句、复合句和分程序等。
X1n X1的前缀 X1的后缀 X1的子串 X1的真前缀 X1的真后缀 X1的真子串 X1的子序列
“abc”3 =“abcabcabc” “abc”的前缀可以是：ε，a，ab, abc “abc”的前缀可以是：ε，c，bc, abc “abc”的子串可以是： ε，a，b, c, … “abc”的真前缀可以是：a，ab ？ ？ “abdf”是“abcdef”的一个子序列（X1中去掉若干
《高级程序设计语言》PPT课件
本课件PPT仅供学习使用 本课件PPT仅供学习使用 本课件PPT仅供学习使用
学习完毕请自行删除
2.1 程序语言的定义
任何语言实现的基础是语言的定义。 在定义方面，编译程序研制者与一般用户有
所不同
用户关心语言如何使用 开发人员关心语言的定义。他们对哪些构造允许
出现更感兴趣。即使一时不能看出某种构造的实 际应用，或者判断实现该结构会导致严重的困难， 但仍必须严格根据语言的定义实现它。
a. 数组
特点：一个数组是由同一类型数据所组成的某 种n维矩形结构。每个元素占相同的存储空间
下标：沿着每一维的距离称为一设个计下符标号表。的构造 数组元素的命名：数组名+下标方法，需要在符号 确储定空数间组 是与 否可 确变定数组：在编译时表息同数中，的组存并属所储需性更要文需多定法的的义以存信不便 数组元素的存储与地址的计算 对其语义进行描述 内情向量表：数据类型，数组的维数，下标的
符号串及符号串集合的运算
符号串的连接运算 符号串的方幂：一个符号串与其自身的n-1的任意连
接称为符号串的n次幂，记作：xn xn = xn-1n-1 特别地:x0=
符号串及符号串集合的运算
字符串集合的和(等价于集合的并运算)：设A、B是两个 符号串的集合，则将集合A、B的和记为A+B或A∪B,定 义为：A∪B={w|wA或wB}
2.2.2 程序结构
不同程序语言都有各自的程序结构
C语言程序可以包含多个函数 Pascal 支持过程的嵌套定义 程序结构的不同，决定了符号表构造方法
的不同
Papsrocgarl a是m 一ma个in允许子程序嵌套定义的语言
…procedure P1; … procedure P11; …begin e…nd;
其中，A∈ＶＮ， ∈（ ＶＴ∪ＶＮ）＊开始符号S至 少必须在某一产生式的左部出现一次。
上下文无关文法的定义
1. 所谓终结符号乃是组成语言的基本符号，
函数n(…函数2(函数1(数据))…) 因此，这种语言也称函数式语言。LISP和ML属于这种 语言。
2.2.1 高级语言分类
三、基于规则的语言
基于规则的语言程序的执行过程是：检查一定 的条件，当它满足值，则执行适当的动作。最 有代表性的基于规则语言是Prolog，它也称逻 辑程序设计语言，因为它的基本允许条件是谓 词逻辑表达式。这类语言的语法形式通常为：
变化范围，首地址
从逻辑上说，记录结构是由已知类型的 数据组合起来的一种结构。
记录结构是许多程序语言的一类重要的 数据结构。
Pascal语言采用下面形式定义记录：
CARD: record NAME: array[1…20] of char; AGE:integer; MARRIED:boolean
语句
的运算。所谓 程序，从本质
表达式
上来说是描述
一定数据的处数据引用
算符
理过程。
分程序
函数调用
程序设计语言的定义
建立在有限字母集之上的一个符号系统 有一定的语法和语义规则
语法规则：词法规则和语法规则 语义规则：描述语法单位的功能和含义
程序设计语言的功能是描述数据和对数 据的运算
2.2 高级语言的一般特性
形式上定义一个上下文无关文法Ｇ是一 个四元式（ＶＴ，ＶＮ，Ｓ，P）
上下文无关文法的形式定义
形式上定义一个上下文无关文法Ｇ是一个四元式 （ＶＴ，ＶＮ，Ｓ，P）其中 ＶＴ是一个非空有限集，它的每一个元素称为终结符号； ＶＮ是一个非空有限集，它的每一个元素称为非终结符号，
ＶＴ∩ＶＮ＝； Ｓ是一个非终结符号，称为开始符号； P是一个产生式（有限）集合，每个产生式形式是A→ ，
程序语言主要由语法和语义两方面定义。
Байду номын сангаас
2.1.1 语法
所谓一个语言的语法是指这样的一组规 则，用它可以形成和产生一个合适的程 序。
这些规则一部分称为词法规则，另一部 分能称为语法规则（或产生规则）。
几个概念
字母表； b.词法规则是指单词符号的形成规则。单词符号
一般包括：各类型的常数、标识符、基本字、 算符和界符等。 语法规则规定了如何从单词符号形成更大的结构 （即语法单位或语法范畴），换言之，语法规 则是语法单位的形成规则。一般程序语言的语 法单位有：表达式、语句、分程序、函数、过 程和程序等。
特点：性 缺点：不能用来描述自然语言，但对于程序语言
基本上够用，所以以后凡“文法”一词，若无 特殊说明，均指上下文无关文法
引例
例子：对于英文句子：He gave me a book. 是由如下语法规则产生的：
由语法规则“推导”出句子的过 程
“推导” 过程对应的语法分析树
上下文无关文法的定义
一个上下文无关文法G包括四个组成部分： 一组终结符号，一组非终结符，一个开 始符号，以及一组产生式。
begin …end; procedure P2; …begin …end; begin … end
2.2.3 数据类型与操作
程序设计语言支持特定的数据类型与操作。一 个数据类型通常包括以下三种要素： 属性 值 操作
一.初等数据类型（基本数据类型）
常见的初等数据类型有：
不同的数据类型占 存储空间不同，表 示的数的范围也不
算符的代数性质
作用：（交换率、结合率和分决配定率了）在优常化的
常可用来优化目标程序的质量过。程优但中化应是策采必略取的
须注意两点：
代数性质引用到什么程度视具体语言的不同 而不同。如在ALGOL中把
A*B+C*D 处理成C*D+A*B, 则至少是对ALGOL不 够忠实。
数学上成立的代数性质在计算机上未必完全 成立。如：(A+B)+C=A+(B+C)在计算机上 并不普遍成立。
条件1→动作l 条件2→动作2 条件n→动作3
2.2.1 高级语言分类
四、面向对象语言
面向对象语言如今已成为最流行、最重要的 语言。它主要的特征是支持封装性、继承性和 多态性等。把复杂的数据和用于这些数据的操 作封装在一起，构成对象；对简单对象进行扩 充、继承简单对象的特性，从而设计出复杂的 对象。通过对象的构造可以使面向对象程序获 得强制式语言的有效性，通过作用于规定数据 的函数的构造可以获得应用式语言的灵活性和 可靠性。