第6章.自底向上语法分析
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语法分析讲稿
一、引言
- 介绍语法分析的概念和重要性
- 概述讲稿内容和结构安排
二、语法分析的基本概念
- 解释编程语言中的语法和语义
- 介绍语法分析的定义和作用
- 引出语法分析器的概念和角色
三、语法分析的分类
- 自顶向下分析和自底向上分析的概念和区别
- 介绍自顶向下分析器和自底向上分析器的基本原理和实现方法
四、自顶向下语法分析
- 解释自顶向下分析的主要思想和步骤
- 介绍预测分析器和递归下降分析器的原理和实现方法
- 分析自顶向下分析的优缺点和适用场景
五、自底向上语法分析
- 解释自底向上分析的主要思想和步骤
- 介绍移进-归约分析器和LR分析器的原理和实现方法
- 分析自底向上分析的优缺点和适用场景
六、语法分析器的构建工具
- 介绍常用的语法分析器生成工具
- 分析不同工具之间的特点和适用场景
七、语法分析的应用
- 介绍语法分析在编译器中的作用和流程
- 探讨语法分析在其他领域的应用，如自然语言处理和文本分析
八、语法分析的优化和扩展
- 分析语法分析器的性能优化方法，如提前规约和语法短路- 探讨语法分析的扩展技术，如语法扩展和恢复错误
九、结语
- 总结语法分析的关键概念和方法
- 强调语法分析在软件开发中的重要性和应用前景。
编译原理-清华大学-第6章-LR分析法(2+1,2+1)
r1 5
三、LR分析算法
状态/符号
Sm Xm Sm-1Xm-1 …… …… …… S1 X1
0#
输入缓冲区 a1…ai…an#
LR主控 程序
动作表 转移表 action goto
产生式 序列
分析表
置ip指向输入串w的第一个符号；
状态0和符号#分别进分析栈；
令S为状态栈的栈顶状态；a是ip指向的符号；
作为DFA的初始状态。
21
3）定义状态转换函数GO (产生新的项目集）
GO(I,X)定义为CLOSURE(J)，其中I,J都是项目集， X(VN∪VT), J={AX•|当A•XI}。
J 的构造方法类似于词法分析的 MOVE函数
GO(I,X)类似于 CLOSURE（ MOVE（I，X））
4）构造LR(0)项目集规范族的算法
2、S′S• 称为句子识别态或接受项目；
3、转换关系：项目i为XX1…Xi-1•Xi…Xn, 项目j为XX1…Xi • Xi＋1…Xn， 则从项目i画一弧线射向j，标记为Xi；
4、若项目i为X•A，其中A是非终结符，则从i项目画 弧射向所有A•的项目，V*
5、规约项目为终态用双圈表示，双圈外有*号者为接受态 18
(最左规约，规范规约)
ab[2]b[3]cd[4]e[1]
(用[2]归约)
<= aAb[3]cd[4]e[1]
<= aAcd[4]e[1] <= aAcBe[1]
(用[3]归约) (用[4]归约) (用[1]归约)
<= S
其中<=表示规约
问题:在归约过程中,那些是可归前缀?
13
4、活前缀：G=(Vn,Vt,P,S'), 若有规范推导 S′* αAωαβω,
LR分析法
10
LR驱动程序算法流程
开始 •0入状态栈; •‘#’入符号栈; •ip指向w#的第一个符号 ; •令S是状态栈栈顶; •a是ip指向的符号;
a入符号栈; 状态j入状态栈; 使ip指向下一个符号;
初始 化
直到(ip指向输入 串的尾部# AND 符 号栈栈顶为S);
执行ACTION[s,a]
移 入
8
-移进Shift:
表示:ACTION[i,a]=Sj 动作:状态j和输入符号a分别入符号 栈和状态栈，输入串向前进一字符。
-归约reduce:
表示:ACTION[i,a]=rk 其中: k表示第k个产生式。 动作:设第k个产生式右部长度为m, 左边非终结符为A,距状态栈栈顶m个 位置的状态为p。 1、从符号栈和状态栈中分别弹出 m个符号; 2、非终结符A入符号栈; 3、GOTO[p,A]=q 入状态栈。
2
(1)LR（K）分析法定义
LR(k)分析法意义 - “L”是指从左至右扫描输入符号串， - “R”是指构造一个最右推导的逆过程， - “k”是指为了作出分析决定而向前看的输入符 号的个数。
3
（2）LR分析法的特点
LR分析器（程序）基本上可以识别所有上下文无关文
法写的编程语言结构，分析能力强且适用范围广
16
活前缀和句柄的关系：
约定：β为该句型的句柄，对应产生式为A→β， β= β1β2 1. 活前缀不含有句柄的任何符号，此时期望 A→β的右部所推出的符号串。 2.活前缀只含句柄的一部分符号，表明 A→β1β2的右部子串β1已出现在栈顶，期待 从输入串中看到β2推出的符号。 3.活前缀已含有句柄的全部符号，表明产生式 A→β的 右部β已出现在栈顶。 如：右句型aAbcde的活前缀ε,a,aA,aAb 其中： ε,a不含有句柄的任何符号； aA只含句柄的一部分符号； aAb含有句柄的全部符号。
句子语法分析
句子语法分析语法分析是自然语言处理中的一个重要环节，通过对句子的结构和语法规则进行分析，可以帮助我们理解句子的语义和意图。
句子的语法结构牵涉到词汇、短语和句子之间的关系，下面将介绍常见的句子语法分析方法。
一、基于规则的语法分析方法基于规则的语法分析方法是最早也是最经典的方法之一。
它使用一组语法规则和转换规则来对句子进行分析。
其中，语法规则描述了句子中不同部分的语法关系和格式要求，而转换规则则指定如何将一个句子转换为另一个句子。
常见的基于规则的语法分析方法有自顶向下分析和自底向上分析。
1. 自顶向下分析自顶向下分析又称为预测分析，是从句子的最高层次开始逐步向下分析的过程。
它从句子的起始符号开始，根据语法规则一步一步地向下进行推导，直到得到具体的句子结构。
自顶向下分析的优点是简单易懂，但由于其自上而下的分析方式，可能会造成冗余的分析和回溯，导致效率低下。
2. 自底向上分析自底向上分析又称为移进规约分析，是从句子的底层开始逐步向上分析的过程。
它从句子的词汇项开始，不断将相邻的词汇项合并为更大的短语，直到最终得到整个句子的结构。
自底向上分析的优点是能够更好地处理复杂的语法结构，但也存在分析歧义性和效率低下的问题。
二、基于统计的语法分析方法基于统计的语法分析方法是近年来受到广泛应用的方法之一。
它利用大规模的语料库数据进行训练，通过统计分析句子中词汇和短语的共现关系，来预测句子的语法结构。
常见的基于统计的语法分析方法有基于PCFG（Probabilistic Context-Free Grammar）的方法和基于依存关系的方法。
1. 基于PCFG的方法基于PCFG的方法是一种基于上下文无关文法的句法分析方法。
它通过对语法规则和转换规则进行统计建模，来计算句子中各个语法成分的概率分布。
然后，利用维特比算法或者基于图的算法来寻找最可能的句子结构。
2. 基于依存关系的方法基于依存关系的方法是一种基于句子中单词之间依存关系的句法分析方法。
编译原理课后习题答案
5-01.自底向上的语法分析方法的基本思想是：从给定的终极符串开始，根据文法的规则一步一步的向上进行
直接归约，试图归约到文法的 开始符号 。
5-02.自底向上的语法分析方法的基本思想是：从输入串入手，利用文法的产生式一步一步地向上进行 直接
归约 ，力求 归约 到文法的 开始符号 。
向貌似句柄的符号串后查看0个输入符号 。
5-05.在SLR（1）分析法的名称中，S的含义是 简单的 。
6-01.所谓属性文法是 一个属性文法是一个三元组：A＝（G，V，F），一个上下文无关文法G；一个属性的
有穷集V和关于属性的断言或谓词的有穷集F。每个断言与文法的某产生式相联。
8-01.符号表中的信息栏中登记了每个名字的 属性和特征等有关信息 ，如类型、种属、所占单元大小、地址
等等。
8-02.一个过程相应的DISPLAY表的内容为 现行活动记录地址和所有外层最新活动记录的地址 。
9-01.一个过程相应的DISPLAY表的内容为 现行活动记录地址和所有外层最新活动记录的地址 。
1-29．按逻辑上划分，编译程序第二步工作是 C 。
A. 语义分析 B. 词法分析 C. 语法分析 D. 代码优化
c.机器执行效率 d.是否生成目标代码
1-12.汇编程序是将 a 翻译成 b ,编译程序是将 c 翻译成 d .
a.汇编语言程序 b.机器语言程序 c.高级语言程序
d. a 或者 b e. a 或者 c f. b 或者 c
1-21.编译程序是一种常用的 b 软件.
a. 应用 b. 系统
1-22.编写一个计算机高级语言的源程序后,到正式上机运行之前，一般要经过 b 这几步.
第六章 语法分析-自下而上分析法
一、自下而上语法分析的基本问题 1.归约: 如何判断栈顶符号的可归约性以及如何归约，是 自下而上分析的中心问题。 2.短语和句柄
如果Ｓ ⇒ αＡβ and A ⇒γ，则称γ是句型 αγβ的相对于变量A的短语 * 如果Ｓ ⇒αＡβ and A⇒γ，则称γ是句型 αγβ的相对于变量A的直接（简单）短语 最左直接短语叫做句柄
e
abbcde
一、自下而上语法分析的基本问题 (3)自下而上分析的关键问题
似乎移进-归约过程很简单,其实不然,在上面第5步,如果用 规则2(P → b)进行归约而不是用规则3(P → Pb)进行归约,结果 会怎么样呢？ 上面的归约过程是从文法的句子abbcde开始，每一步都是把最 左直接短语（句柄）替换为相应产生式的左部符号（在步骤5时 栈顶为#aPb，此时是将b归约为P还是将Pb归约为P？由于此时对 于句型aPbcde（即栈内容+输入缓冲区内容）来说Pb是句柄，故 将Pb归约为P）。也就是说，自底向上分析的关键问题是在分析 中如何确定句柄（准确地说为可归约串），即如果知道何时在 栈顶符号串中已形成了某句型的句柄，那么就可以确定何时进 行归约。对此，不同的分析方法有不同的解决办法。这里主要 介绍算符优先及LR分析方法。
例： 移进—归约分析（Shift-reduce parsing)
要点：建立符号栈，用来纪录分析的历史和现状， 并根据所面临的状态，确定下一步动作是移 进还是归约。
输入串 # 符号栈 #
S.R.P
输入串 # 符号栈 #
S.R.P
分析过程：把输入符号串按自左向右顺序一一地 移进符号栈（一次移一个），检查栈中符号，当在栈 顶的若干符号形成当前句型的句柄时，就根据规则进 行归约，将句柄从符号栈中弹出，并将相应的非终结 符号压入栈内（即规则的左部符号），然后再检查栈 内符号串是否形成新的句柄，若有就再进行归约，否 则移进符号。分析一直进行到读到输入串的右界符为 止。最后，若栈中仅含有左界符号和识别符号，则表 示分析成功，否则失败
算符优先分析法
G[E]: E→E＋E|E-E|E*E|E/E|EE|(E)|-E|id
由于该文法是一个二义文法，它的句子往往有不同的规范推导和 归约，实际运算会得到不同结果，但按传统的习惯规定优先级和 结合律进行归约，优先级从高到低为：乘幂运算符,乘、除运算符, 加、减运算符；同级运算符服从左结合原则；有括号时，先括号 内后括号外。 则文法的句子id＋id－id*(id＋id)的归约过程为：
N1…Ni-1<· Ni …… Nj · >Nj+1…Nn
2.
句型中Ni„„Nj是句柄，语法分析程序可以通过寻找 Ni-1<· Ni和Nj· >Nj+1这两个关系来确定句柄的头尾，从 而确定句柄进行归约。
帮助理解 abce # 控制程序 # ce # b a #
G[S]: S→aBe B→bc bce # 控制程序 e #
知识点
算符优先分析法的算法简单、直观、易于理解，所以通常作为学 习其它自下而上语法分析的基础。 需复习有关语法分析的知识有：什么是语言、文法、句子、句型、 短语、简单短语、句柄、最右推导、规范归约基本概念。 本章重难点 算符文法的形式。 对一个给定的算符文法能构造算符优先关系分析表，并能判别所 给文法是否为 算符优先文法。 分清规范句型的句柄和最左素短语的区别，进而分清算符优先归 约和规范归约的区别。（在分析过程中如何寻找可归约串） 对一个给定的输入串能应用算符优先关系分析表给出分析（归约） 步骤，并最终判断所给输入串是否为该文法的句子。
输出带
2
2,3
2,3,4
2,3,4,1
S
a
A A b b
c
B e d
在自底向上的语法
在自底向上的语法一、什么是自底向上的语法自底向上的语法（Bottom-Up Parsing）是一种常用的语法分析方法，用于将一个字符串根据给定语法规则转化为语法分析树。
与之相对的是自顶向下的语法分析方法，自顶向下的语法分析从根节点开始，逐步将输入的字符串分解为非终结符和终结符，直到得到语法分析树。
而自底向上的语法分析则相反，它从叶子节点开始，逐步合并成非终结符，直到得到语法分析树。
自底向上的语法分析方法通常采用的是操作符优先分析法（Operator Precedence Parsing），也称为算符优先文法。
这种分析方法可以通过构造一个算符优先关系表来进行分析，从而判断字符串是否符合给定的语法规则。
自底向上的语法分析方法适用于各种类型的语言和文法，包括正则文法、上下文无关文法等。
这种方法具有较高的灵活性和适应性，并且能够处理大型复杂的文法和语言。
二、自底向上的语法分析步骤自底向上的语法分析过程可以分为以下步骤：1. 词法分析首先，将输入的字符串进行词法分析，将其划分为一个个单词或记号（Token）。
每个单词或记号都具有一个特定的含义，表示了输入字符串中的一个基本语义单元。
2. 初始化构建一个栈（Stack）用于保存已识别的单词或记号，并初始化一个语法分析表（Parsing Table）用于记录语法规则和操作符的优先级关系。
3. 移入操作从输入的字符串中读取一个未处理的单词或记号，并将其压入栈中。
4. 归约操作不断检查栈中的记号序列是否满足某一语法规则，如果满足，则将该记号序列替换为相应的非终结符，并执行相应的语义动作。
重复这个过程，直到不能再进行归约操作。
5. 接受或错误处理如果最终栈中只剩下一个元素，且该元素为起始符号，则语法分析成功，接受输入的字符串。
如果栈中无法进行归约操作，或者最终栈中还有多余的元素，或者无法匹配到输入字符串的所有部分，则语法分析失败，进行错误处理。
三、算符优先文法算符优先文法是自底向上分析方法的代表，它以操作符的优先级和关联性为基础，构造一个优先关系表来进行分析。
编译原理教案
编译原理教案说明：一、参考书：1、陈意云、张昱：《编译原理》，高等教育出版社，2003年。
2、陈意云、张昱：《编译原理习题精选》，中国科技大学出版社，2003年。
3、吕映芝、张素琴、蒋维杜：《编译原理》，清华大学出版社，1998年第二版。
4、王生原、吕映芝、张素琴：《编译原理课程辅导》，清华大学出版社，2007年。
5、伍春香：《编译原理习题与解析》，清华大学出版社，2001年。
6、Andrew W.Appel：《现代编译原理—C语言描述》，人民邮电出版社，2005年。
7、Noam Nison等：《计算机系统要素》，电子工业出版社，2007年。
8、Randall Hyde：《编程卓越之道（第二卷）》，电子工业出版社，2007年。
二、教学目的：通过学习形式语言与自动机理论、词法分析、语法分析、语义分析、代码优化和生成等内容使学生掌握构造编译程序的基本原理和基本方法，并通过上机实习使学生进一步掌握开发应用程序的基本方法，为深入理解计算机系统、程序设计语言与开发大型应用程序打下良好的基础。
三、教学时数：课堂教学51学时，上机实验30学时。
四、授课内容：第一章编译程序概述第二章 PL/0编译程序的实现第三章文法和语言第四章词法分析第五章自顶向下语法分析方法第六章自底向上优先分析方法第七章 LR分析方法第八章语法制导翻译和中间代码生成第九章符号表第一○章目标程序运行时的存储组织第一一章代码优化第一二章代码生成第一章概述一、说明：1、教学目的与要求：了解编译程序的概念、结构以及工作流程。
2、主要内容：什么是编译程序、编译过程概述、编译程序的结构、编译阶段的组合、编译技术和软件工具以及实例分析。
3、教学重点：编译程序的结构以及每一阶段的任务。
4、教学难点：理解编译程序各模块的判错功能、编译方式和解释方式执行速度上的不同。
二、教学内容第一节编译程序1、机器语言：直接用计算机能够识别的二进制代码指令来编写程序的语言。
自低而上的优先分析法
分析符号串abbcde是否G[S]的句子
文法G[S]： (1) S → aAcBe (2) A → b (3) A → Ab (4) B → d
S
AB
A
步骤 符号栈 输入符号串
动作
1） # 2） #a 3） #ab
4） #aA
abbcde# bbcde# bcde#
– 注意：输入串在这里是指从词法分析器送来的单词 符号组成的二元式的有限序列
–自底而上语法分析比自顶向下语法分析更有效率， 对语法的限制更少
• 工作方式：“移进-归约”方式
• 即：自左到右把输入串的符号一个一个移 进栈，在移动过程中不断查看栈顶符号串， 一旦形成某个句型的句柄时，就将此句柄 用相应的产生式左部替换（归约），若再 形成句柄，就继续替换，直到栈顶不再形 成句柄为止。然后继续移进符号，重复上 面的过程直到栈顶只剩下文法的开始符号， 输入串读完为止，这样就认为识别了一个 句子。
第六章 自底向上的优先分析法
•自底向上语法分析概述 •简单优先分析 •算符优先分析
2020/9/9
1
课前思考
◇ 什么是自下而上语法分析的策略？ ◇ 什么是移进-归约分析？ ◇ 移进-归约过程和自顶向下最右推导有何关系？ ◇ 自下而上语法分析成功的标志是什么？ ◇ 什么是可归约串？ ◇ 移进-归约过程的关键问题是什么？ ◇ 如何确定可归约串？ ◇ 如何决定什么时候移进，什么时候归约？ ◇ 什么是算符文法？什么是算符优先文法？ ◇ 算符优先分析是如何识别可归约串的？ ◇ 算符优先分析法的优缺点和局限性有哪些？
5） #aAb
cde#
归约(A→Ab)
6） #aA
cde#
第6章自底向上优先分析法
第6章⾃底向上优先分析法⾃底向上分析⽅法，也称移进－归约分析法，粗略地说它的实现思想是对输⼊符号串⾃左向右进⾏扫描，并将输⼊符逐个移⼊⼀个后进先出栈中，边移⼊边分析，⼀旦栈顶符号串形成某个句型的句柄时，（该句柄对应某产⽣式的右部），就⽤该产⽣式的左部⾮终结符代替相应右部的⽂法符号串，这称为归约。
重复这⼀过程直到归约到栈顶中只剩⽂法的开始符号时则为分析成功，也就确认输⼊串是⽂法的句⼦。
本章将在介绍⾃底向上分析思想基础上，着重介绍算符优先分析法。
例6.1，设⽂法G[S]为：（1）S→aAcBe（2）A→b（3）A→Ab（4）B→d对输⼊串abbcde#进⾏分析，检查该符号串是否是G[S]的句⼦。
由于⾃底向上分析的移进－归约过程是⾃顶向下最右推导的逆过程，⽽最右推导为规范推导，⾃左向右的归约过程也称为规范归约。
容易看出对输⼊串abbcde的最右推导为：S aAcBe aAcde aAbcde abbcde由此我们可以构造它的逆过程即归约过程。
先设⼀个后进先出的符号栈，并把句⼦左括号”#”号放⼊栈底。
对上述分析过程也可看成⾃底向上构造语法树的过程，每步归约都是构造⼀棵⼦树，最后当输⼊串结束时刚好构造出整个语法树。
在上述移进－归约或⾃底向上构造语法树的过程中，考虑⼏个问题：u 何时移进？u 何时归约？u 将哪个字符串归约？当⼀个⽂法⽆⼆义性时，那么它对⼀个句⼦的规范推导是唯⼀的，规范规约也必然是唯⼀的。
因⽽每次归约时要找当前句型的句柄，也就是说，任何时候栈中的符号串和剩余的输⼊串组成⼀个句型，当句柄出现在栈顶符号串中时，则可⽤句柄归约，这样⼀直归约到输⼊串只剩结束符，⽂法符号栈中只剩开始符号。
由此可见，⾃底向上分析的关键问题是在分析过程中如何确定句柄，即如何知道何时在栈顶符号串中已形成某句型的句柄。
然⽽⾃底向上的分析算法很多，我们仅在本章和第7章介绍⽬前常⽤的算符优先分析和LR类分析法。
6.1 ⾃底向上优先分析法概述优先分析法⼜可分简单优先法和算符优先分析法。
编译原理教程第五版课后答案
编译原理教程第五版课后答案第一章：引言问题1答：编译器是一种将高级编程语言源代码转换为目标机器代码的软件工具。
它由多个阶段组成，包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和代码生成等。
问题2答：编译器的主要任务包括以下几个方面： - 词法分析：将源代码划分为词法单元，如标识符、关键字、操作符等。
- 语法分析：根据语法规则，将词法单元组成语法树。
- 语义分析：对语法树进行语义检查，如类型匹配、变量声明等。
- 中间代码生成：将语法树转换为中间代码表示形式。
- 代码优化：对中间代码进行优化，以提高程序的效率。
- 代码生成：将优化后的中间代码转换为目标机器代码。
第二章：词法分析问题1答：词法单元是编译器在词法分析阶段识别的最小的语法单位，它由一个或多个字符组成。
常见的词法单元包括关键字、标识符、常量和运算符等。
问题2答：识别词法单元的方法包括以下几种： - 正则表达式：通过正则表达式匹配字符串，识别出各类词法单元。
- 有限自动机：构建有限状态自动机，根据输入字符的不同状态转移，最终确定词法单元。
- 递归下降法：使用递归下降的方式，根据语法规则划分出词法单元。
第三章：语法分析问题1答：语法分析是编译器的一个重要阶段，它的主要任务是根据给定的语法规则，将词法单元序列转换为语法树。
语法分析有两个主要的方法：自顶向下的分析和自底向上的分析。
问题2答：自顶向下的分析是从文法的起始符号开始，根据语法规则逐步向下展开，直到生成最终的语法树。
常见的自顶向下的分析方法包括LL(1)分析和递归下降分析。
问题3答：自底向上的分析是从输入串开始，逐步合并词法单元，最终生成语法树。
常见的自底向上的分析方法包括LR分析和LALR分析。
第四章：语义分析问题1答：语义分析的主要任务是对语法树进行语义检查和类型推断。
语义分析阶段会检查变量的声明和使用是否合法，以及类型是否匹配等。
问题2答：常见的语义错误包括变量未声明、类型不匹配、函数调用参数不匹配等。
编译原理词法分析与语法分析
编译原理词法分析与语法分析在计算机科学领域，编译器是一个非常重要的工具，它将高级程序语言转换为能够被计算机处理的低级机器语言。
编译器的设计与开发离不开以下两个主要部分：词法分析和语法分析。
本文将着重介绍编译原理中的词法分析和语法分析的定义、原理、方法以及它们之间的关系。
一、词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，负责将源代码转化为一个个“词法单元”，也称为“记号”。
词法单元是计算机程序中的最小语义单位，例如变量名、关键字、操作符等。
词法分析器会从源代码中连续读取字符，并将其组成具有独立意义的词法单元。
词法分析的主要任务是识别代码中的词法单元，并将其分类。
它采用正则表达式来定义词法单元的模式，并通过有限状态自动机（FSM）进行匹配。
以下是词法分析的一般步骤：1. 输入源代码，逐字符读取。
2. 将字符组合成词法单元。
3. 跳过空格、换行符等不相关的字符。
4. 使用正则表达式判断词法单元的类型。
5. 将识别出的词法单元传递给语法分析阶段。
二、语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它将从词法分析器获得的词法单元串转换为语法树。
语法树是一种树状结构，用于表示程序的语法结构。
它通过分析词法单元之间的关系来检查程序是否符合语法规则。
在语法分析过程中，会根据源代码中的语法规则使用上下文无关文法（Context-Free Grammar）进行分析。
常用的语法分析算法有自顶向下分析（Top-Down Parsing）和自底向上分析（Bottom-Up Parsing）。
自顶向下分析是从语法的起始符号开始，逐步展开已识别的符号，直到生成源代码。
这种分析方法常用的算法有LL(k)和递归下降（Recursive Descent）。
自顶向下分析器按照语法规则从上到下预测并展开符号。
自底向上分析是从词法单元串的底部开始，逐步归约已识别的符号，直到生成源代码。
这种分析方法常用的算法有LR(k)和LALR(k)。
自底向上分析器按照语法规则从下往上扫描，并进行归约操作。
编译原理-语法分析
自顶向下的语法分析方法简单直观，易于实现，但可能存在 左递归和回溯的问题。
自底向上的语法分析
01
自底向上的语法分析方法从源代码中的每个符号出发
，逐步归约到文法的起始符号。
02
该方法通常采用LR(0)、SLR(1)、LALR(1)等算法进行
实现。
03
自底向上的语法分析方法可以避免回溯问题，但需要
• 随着人工智能和机器学习技术的不断发展，可以利用这些技术来辅助语法分析 过程，提高语法分析的准确性和效率。例如，可以使用机器学习算法来自动识 别和处理语法规则和歧义问题。
• 另外，随着软件工程和代码质量的重视程度不断提高，对编译器和语法分析器 的要求也越来越高。未来的研究需要更加注重编译器和语法分析器的可维护性 和可扩展性，以满足不断变化的软件需求。
词法分析的算法
自底向上算法
自底向上算法是从源代码的左向右进行扫描，并从下到上构建语法结构。常见 的自底向上算法有预测分析法和移进-规约法。
自顶向下算法
自顶向下算法是从语法结构的顶层开始，向下进行推导，直到找到与源代码相 匹配的语法结构。常见的自顶向下算法有规范分析法和贪婪分析法。
语法分析概述
语法分析是编译过程的核心环节，其任务是将源代码分解成一系列的语法 结构，以便后续的语义分析和代码生成。
自底向上的算法，通过构建归 约表进行移进和规约操作。
LALR(1)算法
扩展的LR(0)算法，能够处理 更广泛的文法，生成更小的归 约表。
03
语义分析
语义分析概述
01
Байду номын сангаас02
03
语义分析是编译过程的 一个阶段，它是在语法
分析之后进行的。
语义分析的主要任务是 检查源代码的语义是否 正确，例如变量是否已 经声明，类型是否匹配
第6章LR分析法
第6章LR分析法LR（Left to Right Rightmost)分析法，是一种自底向上的分析方法，用于构建给定文法的句子的语法树。
它是由Donald Knuth于1965年首次提出，并成为编译原理课程的重要内容之一LR分析法的核心思想是将输入的符号串从左到右进行分析，并以右边界为参考点来进行规约动作。
其中，"L"表示从左到右扫描符号串，"R"表示使用逆推的方式构建语法树，"rightmost"表示将规约动作应用于右边界才开始构建语法树。
LR分析法分为两个关键步骤：构建LR分析表和执行分析过程。
首先是构建LR分析表。
我们需要构建两个表格，即项目集规范族和LR分析表。
项目集规范族是由多个项目集构成，每个项目集是一组项目的集合。
项目是文法规则的一种特殊形式，它包含文法规则的产生式以及一个“·”，表示正在扫描的位置。
LR分析表是一个二维表，行代表项目集，列代表终结符和非终结符。
表格中的每个条目包含动作和状态信息。
接下来是执行分析过程。
分析过程中需要构建一个分析栈和一个输入缓冲区。
分析栈用来保存已经处理的符号串，输入缓冲区用来保存待处理的符号串。
在分析过程中，根据当前的状态和输入符号，查找LR分析表中的相应条目来确定下一步的动作。
根据动作的类型（移进、规约或接受），对分析栈和输入缓冲区进行相应的操作。
LR分析法的优点是可以处理任意的LR文法，而不仅仅局限于SLR或LALR文法。
它能够进行自动错误恢复，并且适用于那些上下文无关文法的语法结构分析。
然而，LR分析法也存在一些缺点。
首先，构建LR分析表需要消耗大量的时间和空间。
其次，对于一些复杂的文法，可能会出现冲突（reduce-reduce或shift-reduce冲突），需要通过手动修改文法来解决冲突。
总而言之，LR分析法是一种强大的自底向上的分析方法，能够处理广泛的文法，并提供自动错误恢复的功能。
语法分析器的设计与实现
语法分析器的设计与实现一、设计概述1.定义语法规则：根据所设计的编程语言，确定其语法规则。
可以使用文法或者EBNF（扩展巴科斯-诺尔范式）来定义语法规则。
2. 设计语法分析算法：选择适合的语法分析算法，常见的有自顶向下（Top-Down）和自底向上（Bottom-Up）两种。
自顶向下算法从语法规则的起始符号开始，逐步向下匹配源代码，构建语法树。
自底向上算法则通过逐步将输入的源代码规约为语法规则的右侧，最终得到语法树。
3.实现语法分析器：根据所选择的语法分析算法，实现相应的算法，根据文法定义和源代码进行语法分析。
二、自顶向下语法分析自顶向下语法分析是一种递归的、自上而下构造语法树的方法。
它以文法的起始符号为目标，通过不断向下匹配文法规则，构造出整个语法树。
自顶向下语法分析的步骤如下：1.设计非终结符的产生规则：根据文法的非终结符定义产生规则。
非终结符表示语法规则的左侧。
2.设计终结符的匹配规则：根据文法的终结符定义匹配规则。
终结符表示具体的代码元素，如标识符、关键字等。
3.设计递归下降分析算法：根据文法的产生规则，设计递归下降分析算法。
算法的入口是文法的起始符号，通过递归调用不同的产生规则，不断向下匹配源代码，构造语法树。
三、自底向上语法分析自底向上语法分析是一种逆推的、以产生规则的右侧为目标的方法。
它通过逐步将源代码的串规约为文法规则的右侧，最终得到语法树。
自底向上语法分析的步骤如下：1.设计终结符的匹配规则：根据文法的终结符定义匹配规则。
2.设计产生规则的规约动作：根据文法的产生规则，为每个规则设计规约动作。
规约动作通常是将产生规则的右侧转化为左侧的非终结符。
3.设计移进-规约分析算法：根据终结符的匹配规则和产生规则的规约动作，实现移进-规约分析算法。
算法通过逐步将输入的源代码进行移进和规约操作，直到得到语法树。
四、错误处理在语法分析的过程中，可能会出现各种错误，如语法错误、缺失分号、括号不匹配等。
《编译原理》第6章 (1)
…a
a >b
24
由定义直接构造：
预备知识：
定义两个集合：
+ + FIRSTVT(B)={b|B b…或B Cb…},
+ + LASTVT(B)={b|B …b或B …bC}
即最后一个终结符 即第一个终结符
25
三种优先关系的计算为： a)≡关系 条件：A…ab... A…aBb… b) <关系 条件:A…aB… bFIRSTVT(B) 结论:a<b c) >关系 条件:A…Bb… aLASTVT(B) 结论:a>b
20
定义：设G是不含产生式的算符文法,若G中任何两个终 结符号之间至多有一种优先关系存在，则G是一个算符 优先文法OPG。 注：不允许有ab、 a≡b、 ab 中的两种同时存在 要完成运算符间优先级的比较，最简单的办法是先定义 各种可能相继出现的运算符的优先级，并将其表示成矩 阵形式，即得到一个算符优先关系表。在分析过程中通 过查询矩阵元素而获得算符间的优先关系。
了解算符优先分析法的优缺点和实际应用中的局限性
2
【学习指南】
算符优先分析法是自下而上语法分析的一种，它的算
法简单、直观、易于理解，故通常作为学习其它自下 而上语法分析的基础。在学习前，应复习有关语法分 析的知识，如：什么是语言、文法、句子、句型、短 语、简单短语、句柄、最右推导、规范归约基本概念
S
A
A→Ab
最右推导 句型
abbcde
句柄 归约用规则 b A→b
S→aAcBe
aAbcde
Ab
d
A→Ab
B→d
A
A→b
B
B→d
aAcde
编译原理复习(有答案)
第一章引论1.编译过程的阶段由词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成六个阶段2.编译程序的概念3.编译程序的结构例：（B）不是编译程序的组成部分。
A. 词法分析器；B. 设备管理程序C. 语法分析程序；D. 代码生成程序4.遍的概念对源程序(或其中间形式)从头至尾扫描一次并进行有关加工处理，生成新的中间形式或最终目标程序，称为一遍。
5.编译程序与解释程序的区别例：解释程序和编译程序是两类程序语言处理程序，它们的主要区别在于（D）。
A. 单用户与多用户的差别B. 对用户程序的差错能力C. 机器执行效率D. 是否生成目标代码第三章文法和语言文法的概念字母表、符号串和集合的概念及运算例：(ab|b)*c 与下面的那些串匹配？（ACD）A. ababbc；B. abab；C. c；D. babc；E. aaabc例：ab*c*(a|b)c 与后面的那些串匹配？（BC）A.acbbcB.abbcacC.abcD.acc例：(a|b)a+(ba)*与后面的那些串匹配? （ADE）A.baB.bbaC.ababaD.aaE.baa文法的定义（四元组表示）文法G定义为四元组（V N，V T，P，S）V N：非终结符集V T：终结符集P：产生式（规则）集合S：开始符号（或识别符号）例：给定文法，A::= bA | cc，下面哪些符号串可由其推导出（①② ⑤）。
①cc ②b*cc ③b*cbcc ④bccbcc ⑤bbbcc什么是推导例：已知文法G：E->E+T|E-T|TT->T*F|T/F|FF->(E)|i试给出下述表达式的推导：i*i+i 推导过程：E->E+T->T+T->T*F+T->F*F+T->i*F+T->i*i+T->i*i+F->i*i+i●句型、句子的概念例：假设G一个文法，S是文法的开始符号，如果S=>*x，则称x是句型。
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编译原理
Tuesday, April 02, 2013
Compiler
+ *
Compiler
基本思想
从输入符号串开始，通过重复查找当前句型的 “可归约串”并利用有关规则进行规约 若能规约为文法的识别符号,则表示分析成功,输 入符号串是文法的合法句子,否则有语法错误.
编译原理
Tuesday, April 02, 2013
Compiler
关键：找出当前句型的“可归约串x”
最左素短语
E E + T F i
E
T
+
T
T * F
编译原理
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Compiler
算符优先分析法
一种经典的自底向上分析法,简单直观, 适于表达式的分析 仿照算术表达式的四则运算过程 基本思想：将句型中的终结符当作“算符”，规定算符之 间的优先关系，通过比较相邻算符的优先次序来确定句型 的可归约串并进行归约。 1.乘除的优先大于加减 2.同优先级的运算符左大于右 3.括号内的优先级大于括号外
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Compiler
【例4.19】求句型T+T*F+i的短语、直接短语、
句柄、素短语、最左素短语
例: 文法G[E] E→E+T|T T→T*F|F F→(E)|i
短语：T+T*F+i, T+T*F, T,T*F,i 直接短语：T,T*F,i 句柄：T 素短语：T*F和i（因为T不包含终结 符, T+T*F+i和T+T*F包含其他素短语） 最左素短语：T*F
Compiler 求句型T+T+i的句柄
E 短语：T+T+i, T+T, T, i 直接短语：T, i 句柄：T E T E + T +
例: 文法G[E] E::=E+T|T T::=T*F|F F::=(E)|i T F i
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3. 素短语 Compiler
输入符号串
动作
abbcde# bbcde# bcde#
bcde# cde# cde# de# e# e# # #
移进 移进 归约(P→b)
移进 归约(P→Pb) 移进 移进 归约(Q→d) 移进 归约 接受
S P Q
P
a b b c d e
S aPcQe abbcde 编译原 理 aPcde aPbcde Tuesday, April 02, 2013
规范规约与规范推导互为逆过程 [<无符号整数>]
<无符号整数> ==> <数字串> ==> <数字串> <数字>
<数字串>
<数字串> <数字> <数字> 0
==> <数字串> 0
==> <数字> 0
==> 10
1
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Compiler
【例4.16】G[S]: S aPcQe P b P Pb Q d 分析句子abbcde#
编译原理
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Compiler
分析器的逻辑结构：优先关系表、分析栈、总控程序
a1 a2 a3 … ai … an#
文法符号
X1
优先关系表
总控程序
…
Xn-1
Xn #
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Compiler
【例4.19】 G[E]
素短语是一个短语,它至少包含有一个终结符号,并且除它 自身以外不再包含其他素短语.其中最左边的素短语称为 最左素短语。 短语：T+T+i, T+T, T, i 直接短语：T, i 句柄：T 素短语： T+T和i 最左素短语： T+T E E E + T + T F i
T
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算符优先分析法
句柄 LR分析法
编译原理
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1. 短语和直接短语 Compiler
给定文法G[S], δ为该文法的句型, ＋ * 若 S==>Aδ,且A==>, 则是句型δ相对于A的短语； * 若 S==> Aδ, 且A==> , 则是句型δ相对于A的直接短语。 直观理解：短语就是某句型中的子串，这个子串是由某个非 终结符通过至少一步推导得到的子串，而直接短语就是由某 个非终结符通过一步推导得到的子串。 从语法树找句型的短语和直接短语 设A是句型αβδ的某一子树的根，其中β是形成此子树的末端 结点的符号串，则β是短语。若这个子树只有一层分支（称 直接子树），则β直接短语。
Compiler
S.P 词法分析程序
符 号 表 管 理
语法分析程序
语义分析、生成中间代码 代码优化
错 误 处 理
生成目标程序 O.P
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Compiler
自底向上分析法
G[<无符号整数>] <无符号整数> → <数字串> <数字串> → <数字串> <数字> | <数字> <数字> →0 | 1 | 2 | 3 | …… | 9
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文法G[S]： Compiler (1) S → aPcQe (2) P → b (3) P → Pb (4) Q → d
步骤 符号栈
1） # 2） #a 3） #ab
4） #aP 5） #aPb 6） #aP 7） #aPc 8） # aPcd 9） #aPcQ 10） #aPcQe 11） #S
编译原理
Tuesday, April 02, 2013
Compiler
算符优先分析法如何确定当前句型的最左素短语？
设有OPG文法句型为: #N1a1N2a2…NnanNn+1# 其中Ni为非终结符(可以为空), ai为终结符
定理:一个OPG句型的最左素短语是描述下列条件的最左子串: aj-1Njaj…NiaiNi+1 aj-1<aj aj=aj+1, aj+1= aj+2 ,…, ai-2= ai-1，ai-1= ai ai> ai+1
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Compiler
【例4.22】试构造例4.21中文法G[E']的优先关系表。
可根据优先关系表判断该文法是否为算符优先文法 如果表中元素不存在冲突，即文法的任何终结符至 多只存在一种优先关系，则该文法是一个算符优先 文法
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Tuesday, April 02, 2013
课堂练习：分别求句型 E＋i、E+F的短语、 Compiler 直接短语、句柄、素短语、最左素短语
E E + T F i 短语：E+i, i 直接短语： i 句柄：i 素短语：i 最左素短语：i
编译原理
E E + T F
例: 文法G[E] E→E+T|T T→T*F|F F→(E)|i
短语：E+F, F 直接短语：F 句柄：F 素短语： E+F 最左素短语： E+F
×
编译原理
√
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算符优先关系表的构造
Compiler
•求 “ = ” 检查每一条规则，若有A→ …ab…或 A→…aBb…, 则 a=b •求“ < ”、“ > ”,复杂一些，需定义两个集合
+ + FIRSTVT( B )={b|Bb…或BCb…,b∈VT, C∈VN}
编译原理
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Compiler 求句型T+T+i的短语、直接短语
E 短语：T+T+i, T+T, T, i 直接短语：T, i E T E +#43;T|T T::=T*F|F F::=(E)|i T F i
设A是句型αβδ的某一子树的根，其中β是形成此子树的末端结 点的符号串，则β是短语。 若这个子树只有一层分支，则β是直接短语。
E∷=E+E|E*E|(E)|i
优先关系表（算法的核心）
i
(
)
#
+
*
>
>
<
>
<
< <
<
< <
>
>
>
>
i
( )
>
< >
>
< >
>
= >
>
>
#
<
编译原理
<
<
<
空白处表示这两个终结符不能相邻,故没优先关系
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