编译原理-第二章解读
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编译原理第二章小结
本章小结
N→SE | E S→SD | D E→0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 D→0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
分析 因为对文法的 句子10有两棵不同的 语法树与之对应，所 以该文法是二义的
N E 10
N SE D0 1
本章小结
N→SE | E
从句型的语法树求
短语: (A((SaA)(b))) ((SaA)(b)) (SaA)
( S a A )( b )
直接短语：(SaA)、(b) 句柄：(SaA)
(b)
本章小结
4．文法二义性的判断 一个文法存在某个句子对应两棵不
同的语法树或对应两个不同的最左（最 右）推导，则该文法是二义性的。
本章小结
本章小结
例2 已知文法G[S]：S→(AS) | (b) A→(SaA) | (a)
试找出符号串(a)和(A((SaA)(b)))的短语﹑ 直接短语和句柄(如果有的话)。 分析 ∵ S(AS)((a)S)/ (a)
∴ 符号串(a))不是文法的句型，因此 它没有短语﹑直接短语和句柄。
本章小结
L2={ab,abb,abbb, …aabb,aabbb,aabbbb, … aaabbb, aabbbb，…}
P2: S→AB A→aAb | ab B→bB |ε
本章小结
例2. 给出语言 L1={a2n+1|n≥0} 的文法 分析 根据语言句子的结构特征，设计出相 应规则
L1={a, aaa, aaaaa, aaaaaaa, aaaaaaaaa，…}
第二章小结
本章重点介绍了语言的语法结构的形式描述、 语法树以及文法的二义性, 主要内容有：
编译原理第二章 文法和语言资料
第二章文法和语言本章讲述目前广泛使用的上下文无关文法。
即用上下文无关文法作为程序设计语言语法的描述工具。
阐明语法的一个工具是文法。
本章将介绍文法和语言的概念。
本章重点：上下文无关文法及其句型分析中的有关问题。
第一节文法的直观概念当我们表述一种语言时，无非是说明这种语言的句子，如果语言只含有有穷多个句子，则只需列出句子的有穷集就行了，但对于有无穷句子的语言来讲，存在着如何给出它的有穷表示的问题。
以自然语言为例，人们无法列出全部句子，但是人们可以给出一些规则，用这些规则来说明（或者定义）句子的组成结构，比如：“我是大学生”。
是汉语的一个句子。
汉语句子可以是由主语后随谓语而成，构成谓语的是动词和直接宾语，我们采用EBNF来表示这种句子的构成规则：〈句子〉∷＝〈主语〉〈谓语〉〈主语〉∷＝〈代词〉|〈名词〉〈代词〉∷＝我|你|他〈名词〉∷＝王明|大学生|工人|英语〈谓语〉∷＝〈动词〉〈直接宾语〉〈动词〉∷＝是|学习〈直接宾语〉∷＝〈代词〉|〈名词〉“我是大学生”的构成符合上述规则，而“我大学生是”不符合上述规则，我们说它不是句子。
这些规则成为我们判别句子结构合法与否的依据。
一旦有了一组规则以后，我们可以按照如下方式用它们去推导或产生句子。
我们开始去找∷＝左端的带有〈句子〉的规则并把它表示成∷＝右端的符号串，这个动作表示成：〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉，然后在得到的串〈主语〉〈谓语〉中，选取〈主语〉或〈谓语〉，再用相应的规则∷＝右端代替之。
比如，选取了〈主语〉,并采用规则〈主语〉∷＝〈代词〉，那么得到：〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉，重复做下去，我们得到句子：“我是大学生”的全部动作过程是：〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉⇒我〈谓语〉⇒我〈动词〉〈直接宾语〉⇒我是〈直接宾语〉⇒我是〈名词〉⇒我是大学生符号⇒的含义是，使用一条规则，代替⇒左边的某个符号，产生⇒右端的符号串。
显然，按照上述办法，不仅生成“我是大学生”这样的句子，还可以生成“王明是大学生”，“王明学习英语”，“我学习英语”，“他学习英语”，“你是工人”，“你学习王明”等几十个句子。
编译原理―第2章 前后文无关文法和语言课件
?一组终结符号不能被替换的符号单词符号?一组非终结符号能够被替换为终结符号或非终结符号语法单位?一个开始符号从这个符号开始替换最大语法单位程序?一组产生式替换规则把左边的字符串替换为右边的字符串222文法和语言的形式定义19?关键思路?从文法的开始符号出发?反复使用产生式对非终结符进行替换展开?直到整个字符串中不再包含非终结符?这时得到了这个文法的一个句子一个程序?这个过程称为推导222文法和语言的形式定义20?文法的形式定义?产生式规则?产生式是一个有序对通常写作或
符号串集合的方幂： 设A是符号串的集合，则称Ai为符号串集A的 方幂，其中i是非负整数。具体定义如下：
A0 ={ε} A1 =A, A2=AA Ak= AA......A(k个)
11
2.2.1 基本概念和术语
集合的闭包
闭包
集合Σ的闭包Σ*定义如下：Σ*=Σ0∪Σ1∪Σ2∪Σ3∪… 例：设有字母表Σ={0,1}，则
从文法的开始符号出发 反复使用产生式，对非终结符进行替换（展开） 直到整个字符串中不再包含非终结符 这时，得到了这个文法的一个句子（一个程序） 这个过程称为推导
19
2.2.2 文法和语言的形式定义
文法的形式定义
产生式（规则）
产生式是一个有序对(α, β)，通常写作α→β（或α::=β）
Σ*=Σ0∪Σ1∪Σ2∪…={ε,0,1,00,01,10,11,000,…}，即Σ*表示Σ上所有有穷长 的串的集合。
正闭包
Σ+ = Σ1∪Σ2∪Σ3∪…称为Σ的正闭包。 +表示上的除ε外的所有用穷长串的集合。
Σ*= Σ0∪Σ+ Σ+=ΣΣ*=Σ*Σ
12
2.2.1 基本概念和术语
例题 定义标识符是由字母开头、后跟字母或数字的任意组合构成， 设A={a,b,…,z}，B={0,1,…,9}，将所有标识符的集合用A和B的运算 来表示。
符号串集合的方幂： 设A是符号串的集合，则称Ai为符号串集A的 方幂，其中i是非负整数。具体定义如下：
A0 ={ε} A1 =A, A2=AA Ak= AA......A(k个)
11
2.2.1 基本概念和术语
集合的闭包
闭包
集合Σ的闭包Σ*定义如下：Σ*=Σ0∪Σ1∪Σ2∪Σ3∪… 例：设有字母表Σ={0,1}，则
从文法的开始符号出发 反复使用产生式，对非终结符进行替换（展开） 直到整个字符串中不再包含非终结符 这时，得到了这个文法的一个句子（一个程序） 这个过程称为推导
19
2.2.2 文法和语言的形式定义
文法的形式定义
产生式（规则）
产生式是一个有序对(α, β)，通常写作α→β（或α::=β）
Σ*=Σ0∪Σ1∪Σ2∪…={ε,0,1,00,01,10,11,000,…}，即Σ*表示Σ上所有有穷长 的串的集合。
正闭包
Σ+ = Σ1∪Σ2∪Σ3∪…称为Σ的正闭包。 +表示上的除ε外的所有用穷长串的集合。
Σ*= Σ0∪Σ+ Σ+=ΣΣ*=Σ*Σ
12
2.2.1 基本概念和术语
例题 定义标识符是由字母开头、后跟字母或数字的任意组合构成， 设A={a,b,…,z}，B={0,1,…,9}，将所有标识符的集合用A和B的运算 来表示。
《编译原理》第2章 编译基础-形式语言与有穷自动机
整理课件
句型、推导
G[E]： E→E+T|T T→T*F|F F→(E)|a
对于句子a+a*a 有不同 的推导
EE+T T+T F+T a+T a+T*F a+F*F a+a*F a+a*a
EE+T E+T*F E+T*a E+F*a E+a*a T+a*a F+a*a a+a*a
整理课件
例：奇偶测试器
0
0
1
q0
q1
∈
1
自动机：Ｍ＝（Q，∑ ，δ ，q0，Z）
Q＝｛ q0, q1}
∑ ={0,1}
q0=q0 Z={q1}
整理课件
映射函数：
δ（ q０,０)= q０ 0
0
δ（ q０,１)= q１
1
δ（ q1,０)= q１ q0
q1
δ（ q1,１)= q０
1
例：０００１１０００１
整理课件
第四节 正规文法与有穷自动机 1、正规文法 产生的语言的推导 例：文法 G=（VN，VT，P，S） 其中： VN={A，B，C}
VT={a,b,c} S=A P:A →aB A →aA
B →bB B →bC C →cC C →c
整理课件
A=>aA=>aaA=>…..=>aa…aB =>aa…abB=>aa…abb…bC =>aa…abb…bcC=> aa…abb…bccC => aa…abb…bcc…c
D→ε
Aa→bD
自然语言属于上下文有关文法
整理课件
文法的类型
句型、推导
G[E]： E→E+T|T T→T*F|F F→(E)|a
对于句子a+a*a 有不同 的推导
EE+T T+T F+T a+T a+T*F a+F*F a+a*F a+a*a
EE+T E+T*F E+T*a E+F*a E+a*a T+a*a F+a*a a+a*a
整理课件
例：奇偶测试器
0
0
1
q0
q1
∈
1
自动机：Ｍ＝（Q，∑ ，δ ，q0，Z）
Q＝｛ q0, q1}
∑ ={0,1}
q0=q0 Z={q1}
整理课件
映射函数：
δ（ q０,０)= q０ 0
0
δ（ q０,１)= q１
1
δ（ q1,０)= q１ q0
q1
δ（ q1,１)= q０
1
例：０００１１０００１
整理课件
第四节 正规文法与有穷自动机 1、正规文法 产生的语言的推导 例：文法 G=（VN，VT，P，S） 其中： VN={A，B，C}
VT={a,b,c} S=A P:A →aB A →aA
B →bB B →bC C →cC C →c
整理课件
A=>aA=>aaA=>…..=>aa…aB =>aa…abB=>aa…abb…bC =>aa…abb…bcC=> aa…abb…bccC => aa…abb…bcc…c
D→ε
Aa→bD
自然语言属于上下文有关文法
整理课件
文法的类型
编译原理chapter2 语言的基本知识
10
2.2 文法和语言的定义
2 . 2 . 1 引子 2 . 2 . 2 文法和语言的定义 一. 文法和语言的定义 二. 推导 三. 语言 四. 最左推导和最右推导 五。短语，直接短语，句柄
11
引子 分析：The grey wolf will eat the goat
〈句子〉
〈主语〉
〈谓语〉
〈冠词〉〈形容词〉〈名词〉 〈动词〉 〈直接宾语〉
7
三.符号串的运算 1.连接：设x和y是符号串，它们的连接 xy 是把y的符号写在x的符号之后得到的符号 串。例如，x=ba,y=nana,xy=banana.
2.方幂：x0= ; x1=x; x2=xx;
……;xn=xn-1x;
例如, x=ba,
x1= ba, x2=baba, x3=bababa,…...
3
2.1.1 字母表
字母表是符号的非空有穷集合。任何程序
语言都有自己的字母表，例如:
1.计算机语言：由符号“0”和“1”组成
的字
母表,∑={0，1}
2. ASCII字符集；
3. Pascal字母表为： ∑=
{AZ, az, 09, +, -, *, /, <, =, >,
:, ',', ; ，.， , (, ), {, }, [, ] }
直接宾语 ， 助动词 ，动词原形 } 语法规则集P={句子 主语谓语，……} 开始符号S= 句子
14
句子根据规则推导出来
句子主语 谓语
冠词 形容词 名词 谓语
the 形容词 名词 谓语
the grey名词 谓语
the grey wolf 谓语
the grey wolf 动词 直接宾语
2.2 文法和语言的定义
2 . 2 . 1 引子 2 . 2 . 2 文法和语言的定义 一. 文法和语言的定义 二. 推导 三. 语言 四. 最左推导和最右推导 五。短语，直接短语，句柄
11
引子 分析：The grey wolf will eat the goat
〈句子〉
〈主语〉
〈谓语〉
〈冠词〉〈形容词〉〈名词〉 〈动词〉 〈直接宾语〉
7
三.符号串的运算 1.连接：设x和y是符号串，它们的连接 xy 是把y的符号写在x的符号之后得到的符号 串。例如，x=ba,y=nana,xy=banana.
2.方幂：x0= ; x1=x; x2=xx;
……;xn=xn-1x;
例如, x=ba,
x1= ba, x2=baba, x3=bababa,…...
3
2.1.1 字母表
字母表是符号的非空有穷集合。任何程序
语言都有自己的字母表，例如:
1.计算机语言：由符号“0”和“1”组成
的字
母表,∑={0，1}
2. ASCII字符集；
3. Pascal字母表为： ∑=
{AZ, az, 09, +, -, *, /, <, =, >,
:, ',', ; ，.， , (, ), {, }, [, ] }
直接宾语 ， 助动词 ，动词原形 } 语法规则集P={句子 主语谓语，……} 开始符号S= 句子
14
句子根据规则推导出来
句子主语 谓语
冠词 形容词 名词 谓语
the 形容词 名词 谓语
the grey名词 谓语
the grey wolf 谓语
the grey wolf 动词 直接宾语
编译原理 第二章
词法分析程序GETSYM将完成下列任务：
(1) 滤空格：空格在词法分析时是一种不可缺少的界符，而在语法分析时则是 无用的，所以必须滤掉。 (2) 识别保留字：设有一张保留字表。对每个字母打头的字母、数字字符串要 查此表。若查着则为保留字，将对应的类别放在SYM中。如IF对应值IFSYM，THEN 对应值为THENSYM。若查不着，则认为是用户定义的标识符。 (3) 识别标识符：对用户定义的标识符将IDENT放在SYM中，标识符本身的值放 在ID中。 (4) 拼数：当所取单词是数字时，将数的类别NUMBER放在SYM中，数值本身的值 存放在NUM中。 (5) 拼复合词：对两个字符组成的算符如：＞=、∶=、＜= 等单词，识别后将 类别送SYM中。 (6) 输出源程序：为边读入字符边输出(可输出在文件中)。
(1) 说明部分的分析
对每个过程（包括主程序，看成一个主过程）的说明对象造名字表TABLE，填写登录 所在的层次、标识符的属性和分配的相对位置。登录信息是调用ENTER过程完成的。 说明部分的处理对主程序看成是第0层过程，主程序定义的过程为第1层，随着嵌套 的深度增加而层次数加大。PL/0允许最大层次为3。 所造名字表放在全程量一维数组TABLE表中。TX为索引表的指针，表中的每个元素 为记录型数据。LEV给出层次，DX给出每层局部量当前已分配到的相对位置，可称地址 指示器，每说明完一个变量后DX指示器加1。 例如：
2.5 PL/0编译程序的目标代码结构和代码生成
编译程序的目标代码是在分析程序体时生成的，在处理说明部分时并不 生成目标代码，而当分析程序体中的每个语句时，当语法正确则调用目标代 码生成过程以生成与PL/0语句等价功能的目标代码，直到编译正常结束。 PL/0编译程序所产生的目标代码是一个假想栈式计算机的汇编语言，可 称为类PCODE指令代码，它不依赖任何具体计算机，其指令集极为简单，指令 格式也很单纯，其格式如下：
编译原理第二章解析
0 jmp 0 8 1 jmp 0 2 2 int 0 3 3 lod 1 3 4 lit 0 10 5 opr 0 2 6 sto 1 4 7 opr 0 0 8 int 0 5 9 opr 0 16 10 sto 0 3 11 cal 0 2 12 lod 0 4 13 opr 0 14 14 opr 0 15 15 opr 0 0
8
PL/0的语法描述图
分程序 程序
分程序
const
ident
=
number
.
,
;
var
，
ident
;
;
procedure
ident
;
分程序
语句
9
PL/0语言文法的EBNF表示
BNF与EBNF的介绍
BNF引入的符号： < > 用左右尖括号括起来的语法成分为非终结符 ∷= ‘定义为’ | ‘或’ EBNF引入的符号： { } 表示花括号内的语法成分可重复内的成分优先
3
认识源语言PL/0与目标代码 pcode及它们之间的映射
何为PL/0语言? 认识目标代码pcode PL/0程序到pcode代码的映射
4
何为PL/0语言?
PL/0语言：PASCAL语言的子集，功能简单， 结构清晰，可读性强，具备了一般高级语 言的必备部分 PL/0程序示例 PL/0的非形式描述 PL/0的语法描述图 PL/0语言文法的EBNF表示
0 l l l 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
a a a a a a a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
编译原理教程 第二章
图2-2 不同输入字符的状态转换
第2章 词法分析
状态(即结点)数是有限的，其中必有一初始状态以及若 干终止状态，终止状态(终态)的结点用双圈表示以区别于其 它状态。图2-3给出了用于识别标识符、无符号整数、无符 号数的状态转换图，其初始状态均用0状态表示。
第2章 词法分析
(a) 标识符；(b) 无符号整数；(c) 无符号数
第2章 词法分析
对于给定的字母表Σ，正规式和正规集的递归定义如下： (1) ε和Ф都是Σ上的正规式，它们所表示的正规集分别 为{ε}和Ф。 (2) 对任一个a∈Σ，a是Σ上的一个正规式，它所表示的 正规集为{a}。 (3) 如果R和S是Σ上的正规式，它们所表示的正规集分 别为L(R) 和L(S)，则： ① R∣S是Σ上的正规式，它所表示的正规集为 L(R)∪L(S)； ② R·S是Σ上的正规式，它所表示的正规集为L(R) L(S)； ③ (R)*是Σ上的正规式，它所表示的正规集为(L(R))*； ④ R也是Σ上的正规式，它所表示的正规集为L(R)。
第2章 词法分析
为了理解正规式与正规集的含义，我们以程序语言中的 标识符为例予以说明。程序语言中使用的标识符是一个以字 母开头的字母数字串，如果字母用letter表示，数字用digit表 示，则标识符可表示为
letter (letter∣digit)* 其中，letter与 (letter∣digit)*的并置表示两者的连接；括号 中的“∣”表示letter或digit两者选一；“ * ”表示零次或多 次引用由“ * ”标记的表达式；(letter∣digit)*是letter∣digit 的零次或多次并置，即表示一长度为0、1、2、…的字母数 字串；letter (letter∣digit)*表示以字母开头的字母数字串， 也即标识符集。letter (letter∣digit)*就是表示标识符的正规 式，而标识符集就是这个正规式所表示的正规集。
第2章 词法分析
状态(即结点)数是有限的，其中必有一初始状态以及若 干终止状态，终止状态(终态)的结点用双圈表示以区别于其 它状态。图2-3给出了用于识别标识符、无符号整数、无符 号数的状态转换图，其初始状态均用0状态表示。
第2章 词法分析
(a) 标识符；(b) 无符号整数；(c) 无符号数
第2章 词法分析
对于给定的字母表Σ，正规式和正规集的递归定义如下： (1) ε和Ф都是Σ上的正规式，它们所表示的正规集分别 为{ε}和Ф。 (2) 对任一个a∈Σ，a是Σ上的一个正规式，它所表示的 正规集为{a}。 (3) 如果R和S是Σ上的正规式，它们所表示的正规集分 别为L(R) 和L(S)，则： ① R∣S是Σ上的正规式，它所表示的正规集为 L(R)∪L(S)； ② R·S是Σ上的正规式，它所表示的正规集为L(R) L(S)； ③ (R)*是Σ上的正规式，它所表示的正规集为(L(R))*； ④ R也是Σ上的正规式，它所表示的正规集为L(R)。
第2章 词法分析
为了理解正规式与正规集的含义，我们以程序语言中的 标识符为例予以说明。程序语言中使用的标识符是一个以字 母开头的字母数字串，如果字母用letter表示，数字用digit表 示，则标识符可表示为
letter (letter∣digit)* 其中，letter与 (letter∣digit)*的并置表示两者的连接；括号 中的“∣”表示letter或digit两者选一；“ * ”表示零次或多 次引用由“ * ”标记的表达式；(letter∣digit)*是letter∣digit 的零次或多次并置，即表示一长度为0、1、2、…的字母数 字串；letter (letter∣digit)*表示以字母开头的字母数字串， 也即标识符集。letter (letter∣digit)*就是表示标识符的正规 式，而标识符集就是这个正规式所表示的正规集。
编译原理-陈火旺版-第二章
三地址代码具有高度规范化、结构简 单、易于分析和优化等特点，是编译 器设计中常用的中间表示形式。
03
三地址代码的生成方 法
常见的三地址代码生成方法包括直接 生成法、遍历语法树生成法等。
循环结构的优化
循环结构的识别
编译器需要识别出源程序中的循环结构，以便进行优化。
循环结构的优化方法
常见的循环结构优化方法包括循环展开、循环合并、循环嵌套等， 可以提高循环的执行效率。
循环结构优化的度量
循环结构优化的度量标准包括执行时间、空间复杂度、可读性和 可维护性等。
05
代码优化
代码优化概述
01
02
03
代码优化是编译器的一 个重要组成部分，旨在 改进生成代码的性能和
质量。
代码优化的目的是在保 持程序语义不变的前提 下，通过修改程序的结 构和算法，以更高效的 方式实现相同的功能。
编译程序的组成
编译程序通常由词法分析、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等部分组成。
编译程序的基本工作过程
词法分析
将源程序分解成一个个的单词或符号，并为 其分配相应的属性。
语法分析
根据语法规则将单词或符号序列组合成语法结 构，并判断其是否符合语法规则。
语义分析
对语法结构进行语义检查，包括类型检查、类型 转换等。
中间代码生成
将源程序的语法结构转换成中间代码，通常为三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，以提高目标代码的执行效 率。
目标代码生成
将中间代码转换成目标机器语言代码，并生成可执行文 件。
02
词法分析
词法分析概述
01
词法分析是编译过程的第一阶段，负责将源代码分解成一个个 的单词或符号。
编译原理第二章_文法与语言
表示A上所有有穷长串的集合 例如：A={ab，c}，AA={…… }， AAA={…… } A+ = A* A = AA*
（8）符号串集合的自反闭包
设符号串集合为A，则A的自反闭包记为A* ，定义为： A* = A0 ∪ A1 ∪ A2∪… ∪ An
即A* = A0 ∪ A+ = {ε} ∪ A+ 例如： A= {a,b}，则 A*={ε, a, b, aa, ab, ba, bb, aaa, …… }
AB={xy|x∈A,y∈B} 如：若A={ab,c}, B={d,efg},则AB={abd,abefg,cd,cefg} 特别地，有：{ε}A=A{ε}=A
• 空集φ 表示不含任何元素的空集{ }。 有： φA=A φ= φ
<注>请区别： ε，{}，{ε}三种表示方法的含义
12
（5） 符号串的方幂
a1 an 表示：从a1出发经过一步或若干步，可推导出an 。
定义2.5 长度为n（n≥0）的推导 a1 an 表示：从a1出发经过0步（ a1 ＝an ）或若干步，可推导
出an 。
22
2.2.3 句型、句子、语言
1.句型：设G[S]是一个文法，S是它的开始符号，若S α , 则称α是文法G[S]的句型。
5
（1） <句子>::= <主语> <谓语>
推导过程(3/5)
（2） <主语>::= <代词> | <名词> （3） <代词>::= 我 | 你 | 他 （4） <名词>::=王明| 大学生|工人|英语
（5） <谓语>::=<动词> <直接宾语>
（8）符号串集合的自反闭包
设符号串集合为A，则A的自反闭包记为A* ，定义为： A* = A0 ∪ A1 ∪ A2∪… ∪ An
即A* = A0 ∪ A+ = {ε} ∪ A+ 例如： A= {a,b}，则 A*={ε, a, b, aa, ab, ba, bb, aaa, …… }
AB={xy|x∈A,y∈B} 如：若A={ab,c}, B={d,efg},则AB={abd,abefg,cd,cefg} 特别地，有：{ε}A=A{ε}=A
• 空集φ 表示不含任何元素的空集{ }。 有： φA=A φ= φ
<注>请区别： ε，{}，{ε}三种表示方法的含义
12
（5） 符号串的方幂
a1 an 表示：从a1出发经过一步或若干步，可推导出an 。
定义2.5 长度为n（n≥0）的推导 a1 an 表示：从a1出发经过0步（ a1 ＝an ）或若干步，可推导
出an 。
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2.2.3 句型、句子、语言
1.句型：设G[S]是一个文法，S是它的开始符号，若S α , 则称α是文法G[S]的句型。
5
（1） <句子>::= <主语> <谓语>
推导过程(3/5)
（2） <主语>::= <代词> | <名词> （3） <代词>::= 我 | 你 | 他 （4） <名词>::=王明| 大学生|工人|英语
（5） <谓语>::=<动词> <直接宾语>
编译原理课件第2章
第2章 词 法 分 析
在计算机内部，可以有不同的方式来表示记号的类别和属性。 一般情况下，记号的类别可以用整型编码或枚举类型表示，如表 2.1中每个记号类别可以用括号中的整型编码表示，如01表示const， 82表示id等。根据记号类别的不同，记号的属性的值可以有不同 的表示方法。relation的属性值是一个有限可枚举集合，可以用每 个属性值在集合中的位置来表示它，如1表示<，2表示<=，依此 类推。id的属性值是一个无限可枚举集合，因此，只能用每个标 识符的原始输入形式(字符串)来表示，如pi、draw_line等。字面 量的属性根据情况，其表示方式也不同，如数字字面量可由转义 后的实际值表示，如表示为3.1416而不是“3.1416”，而字符串字 面量就无需转义。
第2章 词 法 分 析
例2.1 对于语句：position := initial + rate * 60，可以识别出 下述序列：
标识符 特殊符号 标识符 特殊符号 标识符 特殊符号 数 字字面量
其中position、initial、rate均被识别为标识符，因为它们均符 合同一条规则，即以字母打头的字母数字串。记号至少含有两 个信息：一个是记号的类别，如“标识符”；另一个是记号的 值，如“position”。显然，如果把记号看作是一个类型的话，则 单词就是一个类型中的实例。由于我们总是说识别出一个标识 符，而不说识别出一个position或rate，因而将词法分析器识别出 的序列称为记号流。
第2章 词 法 分 析 例2.2 表达式mycount > 25由表2.2的三个记号组成。其中标 识符的属性值也可以由mycount在符号表中的入口(下标)来表示。
表2.2 记号的表示
第2章 词 法 分 析
编译原理讲义(第二章文法与语言)
语言的定义（短语，简单短语）
• 短语：对于文法G[Z]，如果Z =>* xUy， U=>+ u。显然，w=xuy是一个句型。我 们称u是句型w中相对于U的短语。 • 简单短语：在上面的定义中，如果U ::= u是G的一个规则，那么，u是句型w中相 对于U的简单短语。 • 例子：P22页例2.13。
语言的定义（短语，句柄）
• 注意：在寻找一个句型的短语（或简单 短语）时，必须要求将这个短语规约为 相应的非终结符号后所得到的符号串仍 然是句型。 • 句柄：一个句型的最左简单短语称为该 句型的句柄。 • 定义句柄的原因：在自底向上识别一个 符号串时，总是规约这个句柄。
语言的定义（文法的语言）
• 文法的语言：一个文法G[Z]的语言，用 L(G[Z])表示，定义如下： L(G[Z]) = {x | Z=>* x 并且 x VT+} • 一个文法的语言就是该文法的所有的句子的 集合。 • 文法的语言是所有终结符号串所组成的集合 的子集，一般是真子集。
• 定理2.7 对于CFG，如果存在句型 x=x1x2…xn且x=>*y，必然存在y1,y2,…,yn 使得: xi=>*yi且y= y1y2…yn。 • 定理2.8 如果:x=>*y，如果x的首符号是 终结符号，则y的首符号也是终结符号； 反之，如果y的首符号是非终结符号，那 么x的首符号也是非终结符号。
形式语言与程序设计语言
• 虽然程序设计语言的语法都使用上下文 无关文法来描述，但是通常语言都是上 下文相关的。 • 使用上下文无关文法描述语言的原因是： 存在高效处理上下文无关文法的技术。
关于CFG的进一步讨论
• Chomsky范式：所有的上下文无关语言 都可以用如下形式的文法产生：所有的 规则都形如：U ::= VW 或者 U::=T，其 中U,V,W为非终结符号，T为终结符号。 • Greibach范式：所有上下文无关语言都能 由这样的文法产生：U::=Tu，这里U为非 终结符号，T为终结符号。
《编译原理》.第二章形式语言与自动机理论基础（ＰＤＦ）
(2) (r)(s) (3) ( r )* (4) ( r )
正规表达式表达的语言 {}， {} {a} L( r ) , L(s) L( r ) L(s) L( r ) L(s) ( L( r ))* L( r )
9
2、有关正规式及正规集的说明
注意：
定义中的括号主要用于规定运算顺序。
一般规定优先级从高到低依次为 *, • , |， 可省略某些括号
A→x A→y 21
例子： 求正规式(a|b)(a|b|0|1)*对应的正规文法 G[S]:
S→aA|bA A→aA|bA|0A|1A|ε
22
练习： 求正规式a(a|d)*对应的正规文法
G[S]:
S→aA A→aA|dA|ε
23
正规式与有限自动机
ƒ定理2.4
⑪ 字母表∑上的确定的有限自动机M所接受的语言 L(M)是∑上的一个正规集；
正规文法转换成正规式
对于Ｇ = (ＶT，ＶN，S，P)，存在一个Σ=ＶT上的正规 式r：L(G)=L(r)
步骤：
利用转换规则将每条产生式改写成正规式 用代入法解正规式方程组，最后剩下一个开始符号定义的正
规式，其中不含非终结符
文法产生式 正规式
规则1 规则2
A→xB B→y
A→xA|y
A=xy A=x*y
G[S]:
S→aA|a A→aA|dA|a|d
对应的正规式：
a(a|d)*
20
正规式转换成正规文法
步骤：
构造产生式S →r，并将S定义为G的开始符号
不断利用如下规则做变换，直到每个产生是最多含 有一个终结符为止
规则1
规则2 规则3
正规式 A=xy
A=x*y A=x|y
正规表达式表达的语言 {}， {} {a} L( r ) , L(s) L( r ) L(s) L( r ) L(s) ( L( r ))* L( r )
9
2、有关正规式及正规集的说明
注意：
定义中的括号主要用于规定运算顺序。
一般规定优先级从高到低依次为 *, • , |， 可省略某些括号
A→x A→y 21
例子： 求正规式(a|b)(a|b|0|1)*对应的正规文法 G[S]:
S→aA|bA A→aA|bA|0A|1A|ε
22
练习： 求正规式a(a|d)*对应的正规文法
G[S]:
S→aA A→aA|dA|ε
23
正规式与有限自动机
ƒ定理2.4
⑪ 字母表∑上的确定的有限自动机M所接受的语言 L(M)是∑上的一个正规集；
正规文法转换成正规式
对于Ｇ = (ＶT，ＶN，S，P)，存在一个Σ=ＶT上的正规 式r：L(G)=L(r)
步骤：
利用转换规则将每条产生式改写成正规式 用代入法解正规式方程组，最后剩下一个开始符号定义的正
规式，其中不含非终结符
文法产生式 正规式
规则1 规则2
A→xB B→y
A→xA|y
A=xy A=x*y
G[S]:
S→aA|a A→aA|dA|a|d
对应的正规式：
a(a|d)*
20
正规式转换成正规文法
步骤：
构造产生式S →r，并将S定义为G的开始符号
不断利用如下规则做变换，直到每个产生是最多含 有一个终结符为止
规则1
规则2 规则3
正规式 A=xy
A=x*y A=x|y
编译原理第二章词法分析
编译原理第二章词法 分析
目录
• 词法分析概述 • 词法分析器的设计 • 词法分析算法 • 词法分析器生成工具 • 词法分析器应用实例
01
词法分析概述
词法分析的定义
01
词法分析是编译过程中的第一个阶段，也称为词法扫描或词 法扫描器。
02
它负责将源代码从左到右逐个字符地读取，并识别出其中的 各个单词或标记。
03
词法分析器可以帮助数据挖掘系统识别出频繁出现的模式、 关键词和概念，从而为后续的数据分类、聚类和关联规则挖 掘等任务提供支持。
THANKS
感谢观看
词法分析器的实现方式
01 手工编写
通过手工编写代码实现词法分析器，适用于对编 译器原理理解较深且经验丰富的开发者。
02 工具辅助
使用工具如Lex、Flex等自动生成词法分析器的代 码，适用于快速开发简单的词法分析器。
03 编译器生成器
使用编译器生成器如Bison、ANTLR等，可以生 成高效、可维护的词法分析器。
词法分析算法的实现
01
词法分析算法的实现通常包括 将输入的源代码分解成一系列 的单词或标记，并输出相应的 单词或标记序列。
02
实现词法分析算法可以采用扫 描器或词法分析器生成器，如 Lex或Flex等工具。
03
扫描器或词法分析器生成器可 以根据正则表达式定义单词或 标记，并生成相应的代码来识 别和匹配这些单词或标记。
02 词法分析器通常使用词典和规则来识别单词的词 性（名词、动词、形容词等）和短语的结构。
02 通过词法分析，自然语言处理系统可以更好地理 解文本的含义，并为后续的句法分析和语义分析 提供基础。
词法分析器在数据挖掘中的应用
01
目录
• 词法分析概述 • 词法分析器的设计 • 词法分析算法 • 词法分析器生成工具 • 词法分析器应用实例
01
词法分析概述
词法分析的定义
01
词法分析是编译过程中的第一个阶段，也称为词法扫描或词 法扫描器。
02
它负责将源代码从左到右逐个字符地读取，并识别出其中的 各个单词或标记。
03
词法分析器可以帮助数据挖掘系统识别出频繁出现的模式、 关键词和概念，从而为后续的数据分类、聚类和关联规则挖 掘等任务提供支持。
THANKS
感谢观看
词法分析器的实现方式
01 手工编写
通过手工编写代码实现词法分析器，适用于对编 译器原理理解较深且经验丰富的开发者。
02 工具辅助
使用工具如Lex、Flex等自动生成词法分析器的代 码，适用于快速开发简单的词法分析器。
03 编译器生成器
使用编译器生成器如Bison、ANTLR等，可以生 成高效、可维护的词法分析器。
词法分析算法的实现
01
词法分析算法的实现通常包括 将输入的源代码分解成一系列 的单词或标记，并输出相应的 单词或标记序列。
02
实现词法分析算法可以采用扫 描器或词法分析器生成器，如 Lex或Flex等工具。
03
扫描器或词法分析器生成器可 以根据正则表达式定义单词或 标记，并生成相应的代码来识 别和匹配这些单词或标记。
02 词法分析器通常使用词典和规则来识别单词的词 性（名词、动词、形容词等）和短语的结构。
02 通过词法分析，自然语言处理系统可以更好地理 解文本的含义，并为后续的句法分析和语义分析 提供基础。
词法分析器在数据挖掘中的应用
01
现代编译原理－－第二章（语法分析之LR（1））
现代编译原理－－第⼆章（语法分析之LR（1）） （转载请表明出处）前⾯已经介绍过LL（1），以及如何使⽤LL（1）⽂法。
但是LL（K）⽂法要求在看到K个字母的情况下必须做出预测，这相⽐于LR（K）⽂法⽽⾔就逊⾊很多。
LR（K）⽂法的定义是：从左⾄右分析，最右推导，超前查看K个单词。
先看⼀个例⼦，来对LR⽂法有个⼤致的印象。
以上就是使⽤LR⽂法对源码进⾏分析的例⼦。
注意到在LR⽂法中只有三个动作：移进，规约和接受，这三个动作也是通过查表来得到的。
任何时候如果都是唯⼀确定这三个动作中的⼀个，我们就能让LR⽂法正确的运⾏。
为了更好的理解LR（K）⽂法，我们先介绍以下最简单的LR（0）⽂法。
因为动作是根据表来确定，所以，表的构建依然是我们构建的重点，先来看看⼀个表的最终形式： ⾸先要说明的是，构建这张表的时候，我们使⽤到了状态机，⾏标就代表状态。
列标由两部分组成，分别是终结符，和⾮终结符。
s代表移进，r代表规约，g代表跳转，a代表接受，他们后⾯跟着的数字，除了r以外，都是状态的标号，只有r后⾯的数字指的时规约到第⼏个产⽣式。
所有空的地⽅都代表出现错误。
可见在⾮终结符下只有跳转。
为了构建这个表，我们⾸先构建状态机。
我们从⼀个基本的⽂法开始，⽂法如下： 我们向产⽣式中添加⼀个点，形成这种形式，称为项。
这个点的位置告诉我们当前在状态是什么。
点每移动⼀次，我们跳转⼀个状态。
点前⾯的字符串表⽰我们已经读取的历史，点后⾯的字符串表⽰我们希望得到的。
也就是这种表达⽅式，既可以展望未来，也可以回顾过去。
上⾯这个起始项中，我们希望得下⼀次得到⼀个S⾮终结符，可以看出1和2产⽣式是S的等价形式，如果我们得到1和2产⽣式的右部，我们就相当于得到了⾮终结符S，所以，我们的起始状态为： 我们称第⼀个产⽣式为核⼼项，其他为普通项。
这个状态我们称为状态1，所有的状态都是由这个状态中每个项的点的移动得到的。
例如，状态1吃掉⼀个终结符x时，状态1的第⼆个项中的点要向右移动⼀位。
计算机程序编译原理 第2章 形式语言概论
文法举例
例2.6 1型文法G6=（VN ，VT ，P，S），其中VN={S，X，Y，Z}， VT={x ， y ， z} ， P={S→xSYZ|xYZ, xY→xy, yY→yy, yZ→yz, ZY→YZ, zZ→zz} 例2.7 2型文法G7=（VN，VT，P，S），其中VN={S，T}，VT={a， b，c, d}，P={S→aTd, T→bT|cT|b|c } 例2.8 2型文法G8=（VN，VT，P，B），其中VN={B}，VT={(，) }， P={B→(B)|BB|( )} 例2.9 2型文法G9=（VN，VT，P，S），其中VN={S}，VT={0，1 }， P={S→0S1, S→01} 例2.10 正规文法G10=（VN，VT，P，A），其中VN={A, B, C, D}， VT={x, y, z }，P={A→xB|yC, B→zB|y|yC, C→xD, D→yD|x }
文法和语言的几点说明
(1) 文法中某些非终结符不在任何规则的右部出现，该非 终结符称为不可到达的； (2) 文法中某些非终结符，由它不能推出终结符号串来， 称为不可终止的（无用非终结符）； (3)可空终结符,可以用于消除左递归； (4)一个文法，如果它的一个句子有两棵或两棵以上的语法 树，则称该句子具有二义性。如果一个文法含有二义性的 句子，则该文法具有二义性。形如U→U的产生式。会引起 文法的二义性。
推导
定 义 2.3 G= （ VN, VT, P, S ） ， α→β 是 文 法 G 的 产 生 式 ， γ,δ∈V* ， 若 有 v, w 满 足 ： v=γαδ, w= γβδ, 则 说 ： v （应用规则α→β）直接产生w 或说：w是v的直接推导 或说：w 直接归约到v 记作 v ⇒w。 例 G[S]：S→0S1， S→01 直接推导： 0S1⇒0011 （v=0S1，w=0011，使用规则S→01，γ=0，δ=1） S ⇒0S1 （v=S，w=0S1，使用规则S→0S1，γ=ε，δ= ε ） 0S1⇒00S11 （v=0S1，w=00S11，使用规则S→0S1，γ=0，δ=1） 定义2 定义2.4 v⇒+u 若存在v =α0 =>α1=>…=>αn=u, (n>0) 则称u为u的一个推导，记为v⇒+u。 定义2 定义2.5 v⇒*u 表示v⇒+u 或 v=u
编译原理第二章小结汇总
第二章小结
本章重点介绍了语言的语法结构的形式描述、 语法树以及文法的二义性, 主要内容有： 1. 设计一个文法定义一个已知的语言 (1) 文法是一个四元组 G=(VN,VT, P, S)， 文法四大要素中，关键是一组规则, 它定义 （或描述）了一个语言的结构。
从文法定义可知, 文法对于程序设计者来 说，文法给出了语言的精确定义和描述。
本章小结
例6. 给出语言L={ WaWt | W∈{0|1}* }， 其中 Wt表示W的逆的文法。 分析 根据语言句子的结构特征，设计 出相应规则
W={ε,0, 1 ,01, 10, 00, 11, 101, 110, 100, 111, …} L={a, 0a0, 1a1, 01a10, 10a01, 00a00, 11a11, 101a101, 110a011, 100a001, …}
本章小结
N →ND | D D →0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
L(G[N])={α | α∈{0,1,2, …9}+} ={α | α为可带前导0的正整数} ={α | α为数字串} 最左推导: NNDNDDNDDDDDDD 0DDD01DD012D0127 最右推导: NNDN7ND7N27ND27 N127D1270127
本章小结
例4. 写一个 文法,使其语言是正偶数的集合,每 个偶数不以0开头。 分析 不以0开头的偶数集合中串的结构特征: L4={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,…} P4: N→′ | AE A→D | AD′ D→1 | 2 | 3 | …| 9 D'→0 | 1 | 2 | 3 |…| 9 E→0 | 2 | 4 | 6 | 8 E'→2 | 4 | 6 | 8
本章重点介绍了语言的语法结构的形式描述、 语法树以及文法的二义性, 主要内容有： 1. 设计一个文法定义一个已知的语言 (1) 文法是一个四元组 G=(VN,VT, P, S)， 文法四大要素中，关键是一组规则, 它定义 （或描述）了一个语言的结构。
从文法定义可知, 文法对于程序设计者来 说，文法给出了语言的精确定义和描述。
本章小结
例6. 给出语言L={ WaWt | W∈{0|1}* }， 其中 Wt表示W的逆的文法。 分析 根据语言句子的结构特征，设计 出相应规则
W={ε,0, 1 ,01, 10, 00, 11, 101, 110, 100, 111, …} L={a, 0a0, 1a1, 01a10, 10a01, 00a00, 11a11, 101a101, 110a011, 100a001, …}
本章小结
N →ND | D D →0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
L(G[N])={α | α∈{0,1,2, …9}+} ={α | α为可带前导0的正整数} ={α | α为数字串} 最左推导: NNDNDDNDDDDDDD 0DDD01DD012D0127 最右推导: NNDN7ND7N27ND27 N127D1270127
本章小结
例4. 写一个 文法,使其语言是正偶数的集合,每 个偶数不以0开头。 分析 不以0开头的偶数集合中串的结构特征: L4={2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,…} P4: N→′ | AE A→D | AD′ D→1 | 2 | 3 | …| 9 D'→0 | 1 | 2 | 3 |…| 9 E→0 | 2 | 4 | 6 | 8 E'→2 | 4 | 6 | 8
《编译原理》第2章 文法和语言的基本知识
第2章
文法和语言的基本知识
教学目标
1. 本章是编译原理课程的理论基础，要求掌握形 式语言的基本术语和概念,重点掌握短语、直接 短语、句柄、素短语、规范推导、规范归约。 2. 掌握文法和语言的定义，文法的二义性与递归 性的判断方法及句型的分析方法，文法分类。 3. 熟练使用文法定义程序设计语言的单词和语法 成分。 4. 对形式语言的理论有一个初步认识。
2013年8月16日
符号串集合的闭包运算
设A是符号串集合，定义 A＋＝ A1 ∪ A2 ∪ A3 ∪……∪ An ∪…… 称为集合A的正闭包。 A*＝ A0 ∪A＋ 称为集合A的闭包。 例：A={x,y} A＋＝？ {x,y, xx,xy,yx,yy , xxx,xxy,xyx,xyy, ……}
A1 A A A2 A A3 A
2013年8月16日
文法的直观概念：以汉语中的“我是大学生”为例。
①一组终结符号 采用BNF来表示汉语句子的构成规则为： （语言的基本符号） 〈句子〉：：=〈主语〉〈谓语〉 ②一组非终结符号 〈主语〉：：=〈代词〉|〈名词〉 （语法单位） ③一个开始符号 〈代词〉：：=我|你|他 文法的四部分 （一个特殊的非终结 〈名词〉：：=王明|大学生|工人|英语 符号，最感兴趣的语 〈谓语〉：：=〈动词〉〈直接宾语〉 法单位） 〈动词〉：：=是|学习 ④一组规则（也称产 生式或产生规则） 〈直接宾语〉：：=〈代词〉|〈名词〉 根据上述规则，“我是大学生”的构成符合上述规则，而“我 大学生是”不符合，我们说它不是句子。这些规则成为我们判别 句子结构合法与否的依据。换句话说，这些规则看成是一种元语 言，用它描述汉语。这种的语言描述成为文法。
说明： (1) 有若干语法成分同时存在时，我们总是从最左的语法成 分进行推导，这称之为最左推导，类似的有最右推导（一般推 导）。 (2) 从一组规则可推出不同的句子，如以上规则还可推出 “大象吃象”、“大花生吃象”、“大花生吃花生”等句子， 它们 在语法上都正确，但在语义上都不正确。
文法和语言的基本知识
教学目标
1. 本章是编译原理课程的理论基础，要求掌握形 式语言的基本术语和概念,重点掌握短语、直接 短语、句柄、素短语、规范推导、规范归约。 2. 掌握文法和语言的定义，文法的二义性与递归 性的判断方法及句型的分析方法，文法分类。 3. 熟练使用文法定义程序设计语言的单词和语法 成分。 4. 对形式语言的理论有一个初步认识。
2013年8月16日
符号串集合的闭包运算
设A是符号串集合，定义 A＋＝ A1 ∪ A2 ∪ A3 ∪……∪ An ∪…… 称为集合A的正闭包。 A*＝ A0 ∪A＋ 称为集合A的闭包。 例：A={x,y} A＋＝？ {x,y, xx,xy,yx,yy , xxx,xxy,xyx,xyy, ……}
A1 A A A2 A A3 A
2013年8月16日
文法的直观概念：以汉语中的“我是大学生”为例。
①一组终结符号 采用BNF来表示汉语句子的构成规则为： （语言的基本符号） 〈句子〉：：=〈主语〉〈谓语〉 ②一组非终结符号 〈主语〉：：=〈代词〉|〈名词〉 （语法单位） ③一个开始符号 〈代词〉：：=我|你|他 文法的四部分 （一个特殊的非终结 〈名词〉：：=王明|大学生|工人|英语 符号，最感兴趣的语 〈谓语〉：：=〈动词〉〈直接宾语〉 法单位） 〈动词〉：：=是|学习 ④一组规则（也称产 生式或产生规则） 〈直接宾语〉：：=〈代词〉|〈名词〉 根据上述规则，“我是大学生”的构成符合上述规则，而“我 大学生是”不符合，我们说它不是句子。这些规则成为我们判别 句子结构合法与否的依据。换句话说，这些规则看成是一种元语 言，用它描述汉语。这种的语言描述成为文法。
说明： (1) 有若干语法成分同时存在时，我们总是从最左的语法成 分进行推导，这称之为最左推导，类似的有最右推导（一般推 导）。 (2) 从一组规则可推出不同的句子，如以上规则还可推出 “大象吃象”、“大花生吃象”、“大花生吃花生”等句子， 它们 在语法上都正确，但在语义上都不正确。
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TJNU-COCIE 高级语言的定义
高级程序设计语言必须要有明确而确切的定义 语言的初等成分的实际含义是什么？ 如何有意义的使用它们？ 怎样以有意义的方式组合它们？ 程序设计教材中描述的是语言成分的意义，不能 作为构造编译程序的基础
2018/12/28
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
11
例：有些语言，语法单位形式相同，但语义规则不同 ALGOL语言和FORTRAN语言中，符号串： X+F(X)+Y 表示表达式 不同的语义规则： ALGOL：左结合计算其值 FORTRAN：交换律和结合律（左右结合） ALGOL：允许F(X)产生副作用，也就是说F(X)可以 改变X或Y的值 FORTRAN：不允许F(X)产生副作用，也就是说F(X) 不能改变X或Y的值
2018/12/28 TJNU-COCIE-WJW 12
四、程序的层次结构
程序
子程序 或 语句 表达式 数据引用 算符 函数调用 分程序
字母表中的字母
2018/12/28 TJNU-COCIE-WJW 13
2.2 高级语言的一般特征
高级程序设计语言最基本的、共有的技术特征
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
TJNU-COCIE-WJW
4
一个程序语言：一个记号系统 程序语言的定义： 语法 语义 语用 有关程序设计技术和语言成分的使用方法，它 使语言的基本概念和语言的外界（数学概念或 计算机的对象和操作）联系起来。（如：面向 对象OO中的类、对象和事物的联系）
我们重点讨论语法和语义
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
5
一、几个概念
1.字母表：一个有限的字符集 例子：C语言的字母表 (1)大小写英文字母 a ~ z， A ~ Z (2)数字 0 ~ 9 (3)特殊字符 空格 ！ # % ^（上箭头） & * _(下划线） + - = ~ < > / \ | . , : ; ？ ‘ “ () [] {} 任何语言：一定字符集（字母表）上的字符串（有 限序列） 6 TJNU-COCIE-WJW 2018/12/28
注重程序表示的功能，而不是程序的一个个 语句执行时状态的变化 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，算出结果 语法形式: 函数n(…函数2(函数1(数据))…) LISP、ML
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
16
基于规则的语言：
编译原理
第二章 高级语言定义和一般特征
王金伟 计算机与信息工程学院 天津师范大学
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
1
第二章 高级语言的定义和一般特征
2.1 高级语言的定义 2.2 高级语言的一般特征
2018/12/28
TJNU-COCIE-WJW
2
世界上已有上千种高级语言
例如： FORTRAN：面向科学计算 COBAL：面向事务处理 PROLOG，LISP：人工智能 Ada：大型嵌入式实时处理 SNOBAL：符号处理 C++，C：通用 …
2.单词符号（单词） 是语言中具有独立意义的最基本结构 一般包括：常数，标识符，基本字、算符和界符 例：0.5是一个实型常数 :=是赋值符号 3.语法单位 由单词符号构成的更大的结构 一般包括：表达式、语句、分程序（{ }内的一段 程序，如for的循环体, switch 后面）、函数（有 返回值）、过程（一系列操作）、程序
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二、语法
语法：一组规则，用这组规则可以产生合式的程序 （形式上正确的程序） 词法规则 语法 语法规则 词法规则：合法单词的构成规则，也就是如 何从字母表中选择字符构成一个合法单词。
语法规则：合法程序的构成规则，也就是如 何把各个单词符号组成更大的语法单位（语 句、程序）
通过检查某一个条件是否被满足来决定相应 的动作是否被执行 语法形式： 条件1-〉动作1 条件2-〉动作2 … 条件n-〉动作n
Prolog、YACC等
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面向对象的语言：
封装性：类和对象 继承性：子类 多态性：操作符或子程序名能够根据参数和 结果的数据类型，引用某些函数定义中的任 意一个。 Smalltalk、C++、Ada等
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一、高级语言的分类
强制式语言：过程式语言
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命令驱动、面向语句（由一系列语句构成） 每个语句的执行引起若干存储单元的值的改 变，其语法形式通常为： 语句1； 语句2； … 语句n； C、FORTRAN、Pascal、Ada等
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应用式语言：函数式语言
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例2：字符串：0.5*X1+C
单词符号（单词）：由词法规则所确定 常数：0.5 标识符：X1和C 算符：*、+
语法范畴（语法单位）：由语法规则所确定 表达式： 0.5*X1+C
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三、语义
语义 构成程序的各个语法成分的意义 定义了单词符号和语法单位的意义 一个语言的语义: 是指这样一组规则，使用它可以定义一个程序的 意义。这些规则称为语义规则
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例 1： C语言的标识符的定义是一个词法规则 标识符是是字母(A～Z，a～z)、数字(0～9)、下 划线( _ )组成的字符串，并且其第一个字符必须 是字母或下划线 常数的定义… 算符的定义…
C语言的表达式的定义是一个语法规则 表达式是由运算符和操作数组成的式子 语句的定义…
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二、数据类型与操作
一个数据类型通常包括以下三种要素 (1)用于区别这种类型的数据对象的属性 (2)这种类型的数据对象可以具有的值 (3)可以作用于这种类型的数据对象的操作 例：unsigned int a； 属性：a是一个32位无符号整型数 值的范围：0~232-1 操作：+、-、*、/
高级程序设计语言必须要有明确而确切的定义 语言的初等成分的实际含义是什么？ 如何有意义的使用它们？ 怎样以有意义的方式组合它们？ 程序设计教材中描述的是语言成分的意义，不能 作为构造编译程序的基础
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例：有些语言，语法单位形式相同，但语义规则不同 ALGOL语言和FORTRAN语言中，符号串： X+F(X)+Y 表示表达式 不同的语义规则： ALGOL：左结合计算其值 FORTRAN：交换律和结合律（左右结合） ALGOL：允许F(X)产生副作用，也就是说F(X)可以 改变X或Y的值 FORTRAN：不允许F(X)产生副作用，也就是说F(X) 不能改变X或Y的值
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四、程序的层次结构
程序
子程序 或 语句 表达式 数据引用 算符 函数调用 分程序
字母表中的字母
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2.2 高级语言的一般特征
高级程序设计语言最基本的、共有的技术特征
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一个程序语言：一个记号系统 程序语言的定义： 语法 语义 语用 有关程序设计技术和语言成分的使用方法，它 使语言的基本概念和语言的外界（数学概念或 计算机的对象和操作）联系起来。（如：面向 对象OO中的类、对象和事物的联系）
我们重点讨论语法和语义
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一、几个概念
1.字母表：一个有限的字符集 例子：C语言的字母表 (1)大小写英文字母 a ~ z， A ~ Z (2)数字 0 ~ 9 (3)特殊字符 空格 ！ # % ^（上箭头） & * _(下划线） + - = ~ < > / \ | . , : ; ？ ‘ “ () [] {} 任何语言：一定字符集（字母表）上的字符串（有 限序列） 6 TJNU-COCIE-WJW 2018/12/28
注重程序表示的功能，而不是程序的一个个 语句执行时状态的变化 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，算出结果 语法形式: 函数n(…函数2(函数1(数据))…) LISP、ML
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基于规则的语言：
编译原理
第二章 高级语言定义和一般特征
王金伟 计算机与信息工程学院 天津师范大学
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第二章 高级语言的定义和一般特征
2.1 高级语言的定义 2.2 高级语言的一般特征
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世界上已有上千种高级语言
例如： FORTRAN：面向科学计算 COBAL：面向事务处理 PROLOG，LISP：人工智能 Ada：大型嵌入式实时处理 SNOBAL：符号处理 C++，C：通用 …
2.单词符号（单词） 是语言中具有独立意义的最基本结构 一般包括：常数，标识符，基本字、算符和界符 例：0.5是一个实型常数 :=是赋值符号 3.语法单位 由单词符号构成的更大的结构 一般包括：表达式、语句、分程序（{ }内的一段 程序，如for的循环体, switch 后面）、函数（有 返回值）、过程（一系列操作）、程序
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二、语法
语法：一组规则，用这组规则可以产生合式的程序 （形式上正确的程序） 词法规则 语法 语法规则 词法规则：合法单词的构成规则，也就是如 何从字母表中选择字符构成一个合法单词。
语法规则：合法程序的构成规则，也就是如 何把各个单词符号组成更大的语法单位（语 句、程序）
通过检查某一个条件是否被满足来决定相应 的动作是否被执行 语法形式： 条件1-〉动作1 条件2-〉动作2 … 条件n-〉动作n
Prolog、YACC等
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面向对象的语言：
封装性：类和对象 继承性：子类 多态性：操作符或子程序名能够根据参数和 结果的数据类型，引用某些函数定义中的任 意一个。 Smalltalk、C++、Ada等
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一、高级语言的分类
强制式语言：过程式语言
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命令驱动、面向语句（由一系列语句构成） 每个语句的执行引起若干存储单元的值的改 变，其语法形式通常为： 语句1； 语句2； … 语句n； C、FORTRAN、Pascal、Ada等
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应用式语言：函数式语言
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例2：字符串：0.5*X1+C
单词符号（单词）：由词法规则所确定 常数：0.5 标识符：X1和C 算符：*、+
语法范畴（语法单位）：由语法规则所确定 表达式： 0.5*X1+C
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三、语义
语义 构成程序的各个语法成分的意义 定义了单词符号和语法单位的意义 一个语言的语义: 是指这样一组规则，使用它可以定义一个程序的 意义。这些规则称为语义规则
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例 1： C语言的标识符的定义是一个词法规则 标识符是是字母(A～Z，a～z)、数字(0～9)、下 划线( _ )组成的字符串，并且其第一个字符必须 是字母或下划线 常数的定义… 算符的定义…
C语言的表达式的定义是一个语法规则 表达式是由运算符和操作数组成的式子 语句的定义…
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二、数据类型与操作
一个数据类型通常包括以下三种要素 (1)用于区别这种类型的数据对象的属性 (2)这种类型的数据对象可以具有的值 (3)可以作用于这种类型的数据对象的操作 例：unsigned int a； 属性：a是一个32位无符号整型数 值的范围：0~232-1 操作：+、-、*、/