词法分析-正则表达式

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编译原理词法分析与语法分析的核心算法

编译原理词法分析与语法分析的核心算法编译原理是计算机科学与技术领域中的一门重要课程。

在编程中，我们常常需要将高级语言编写的程序翻译成机器语言，使计算机能够理解并执行我们编写的程序。

而编译原理中的词法分析和语法分析是编译器的两个核心算法。

一、词法分析词法分析是编译器的第一个阶段，它负责将输入的字符序列（源代码）划分为一个个的有意义的词素（Token），并生成相应的词法单元（Lexeme）。

词法分析的核心算法主要包括以下两个步骤：1. 正则表达式到有限自动机的转换：正则表达式是一种描述字符串匹配模式的表达式，它可以用来描述词法分析中各种词素的规则。

而有限自动机则是一种用来识别或匹配正则表达式所描述的模式的计算模型。

将正则表达式转换为有限自动机是词法分析的关键步骤之一。

2. 词法分析器的生成：在将正则表达式转换为有限自动机后，我们可以使用生成器工具（如Lex、Flex等）来生成词法分析器。

词法分析器可以按照预定的规则扫描源代码，并将识别出的词素转换成相应的词法单元，供后续的语法分析使用。

二、语法分析语法分析是编译器的第二个阶段，它负责分析和处理词法分析阶段生成的词法单元序列，并根据预定的语法规则确定语法正确的序列。

语法分析的核心算法主要包括以下两个步骤：1. 上下文无关文法的定义：上下文无关文法（Context-Free Grammar，简称CFG）是一种用于描述形式语言的文法。

它由一组产生式和终结符号组成，可以用于描述语法分析中的语法规则。

在语法分析中，我们需要根据具体编程语言的语法规则，编写相应的上下文无关文法。

2. 语法分析器的生成：通过使用生成器工具（如Yacc、Bison等），我们可以根据上下文无关文法生成语法分析器。

语法分析器可以根据预先定义的文法规则，对词法单元序列进行分析，并构建出语法树（Parse Tree）供后续的语义分析和代码生成使用。

综上所述，词法分析与语法分析是编译原理中的两个重要阶段，也是实现编译器的核心算法。

【编译原理】词法分析：正则表达式与有限自动机基础

【编译原理】词法分析：正则表达式与有限⾃动机基础引⾔：编译语⾔设计的精髓在于⾃动化过程，即如果要设计⼀门编程语⾔，那么⼀定要设计⼀个⾃动化系统，能够⾃⾏读⼊分析程序员写⼊的程序，将其翻译为机器能够识别的指令等信息。

当然⾼级语⾔的编译不是⼀蹴⽽就的，⽽是通过若⼲步的分解、规约、转换、优化，最后得到⽬标程序。

具体的编译步骤如下：源程序就是我们写⼊的⾼级语⾔，编译的第⼀步叫做“词法分析”。

词法分析的本质，就是要拆解出语句的每⼀个单词，然后对这个单词的类型进⾏辨识。

⾸先拿中⽂来举例。

⽐如有⼀句话是“我喜欢你”，那么⾸先我们要把这句话拆成“我”、“喜欢”、“你”，然后再逐个分析他们的类型，得到“我”->主语；“喜欢”->谓语；“你”->宾语。

这样我们就把这句话每个单词都分析出来了，也就完成了中⽂的“词法分析”。

那么回到编程语⾔，它的词法分析就是将字符序列转换为单词（Token）序列的过程。

翻译成俗话，就是把我们写的⼤⽚语⾔⽂本分解为⼀个⼀个单词，再输出每个单词的类型。

举⼀个例⼦：int p = 3 + a; 这个语句⾮常简单，即定义⼀个变量p，它的初值为变量a与3的加和。

那么接下来我们要对这个语句进⾏词法分析，⾸先我们要把这段⽂本拆解成单词，拆出来就是'int'、'p'、'='、'3'、'+'、'a'、';'。

对这些单词再进⾏类型的辨识，那么就得到以下结果：语素语⾔类型int关键字p标识符=运算符3数字+运算符a标识符这样我们就把这段⽂本中的每个单词的类型都分析出来了。

乍⼀看⾮常简单对不对，对于⼈类⽽⾔你只需要⽤⾁眼就可以轻松观察出来每个单词的类型，但对于计算机⽽⾔，它可没有⼈类那样的智能。

如果想要计算机能够识别并分析语素的类型，那就需要我们⼈类来为它构造⼀个⾃动化输⼊和分析的系统。

编译原理-词法分析02-正则表达式

编译原理-词法分析02-正则表达式0.术语rr：正则表达式，表⽰字符串的格式。

L(r)r所匹配的串的集合。

symbol符号L(r)中的元素称为符号。

alphabet字母表表⽰符号的字符的集合。

⽤ ∑ (sigma)表⽰。

元字符metacharacter，元符号metasymbol它们⾮字母表中的字符，是⼀些特殊意义的字符，⽐如,*. 如果要匹配这类符号，则需要使⽤转义符号\。

escape character转义字符⼀般使⽤\表⽰，⽤于匹配元字符。

空串empty string不包含任何字符的串，但它仍然是⼀个匹配。

⽤ε（eplsilon）表⽰空集empty set表⽰正则表达式⽆任何匹配。

regular definition正则定义即正则表达式的名字。

1.正则表达式的定义正则表达式是以下中的⼀种：1. 基本正则表达式由单个字符a(其中a在正规字符的字母表 ∑ 中)，以及元字符ε或元字符Φ。

分别表⽰为：L(a) = {a};L(ε) = {ε};L(Φ) = {}.2. r|s格式的表达式：其中r和s均是正则表达式。

在这种情况下：L(r|s) = L(r)|L(s)。

3. rs格式的表达式：其中r是正则表达式。

在这种情况下：L(rs) = L(r)L(s)。

4. r格式的表达式：其中r是正则表达式。

在这种情况下：L(r) = L(r)*。

5. (r)格式的表达式：其中r是正则表达式。

在这种情况下：L((r)) = L(r)，因此，括号并不改变语⾔，它们只调整运算的优先级。

注意到这个定义中，|,*,(,),Φ,ε均为元字符。

2.扩展r+ 正闭包，⾄少匹配⼀个. 匹配任意⼀个字符区间匹配如[a-z],[0-9],[A-Za-z]~a或^a 排除匹配r? 可选匹配3.程序语⾔记号的正则表达式numbernat = [0-9]+ #⾃然数signedNat = (+|-)?nat #有符号数number = signedNat("."nat)?(E signedNat)? #数字，包含整数，⼩数，正负数，指数reserved & identifierreserverd = if | while | then | repeat | do ...letter = [a-z]digit = [0-9]identifier = letter(letter|digit)*comment{(~})*} #匹配{ this is a Pascal comment}whitespace解决匹配的⼆义性遵循最长⼦串原理principle of longest。

简述编译程序总体各部分主要功能

简述编译程序总体各部分主要功能编译程序是计算机科学中的一个重要概念，它是将高级程序语言转化为机器语言的过程。

在编译程序的实现中，各个部分承担着不同的功能，共同完成编译的任务。

本文将对编译程序的总体各部分主要功能进行简述，以帮助读者更好地理解编译程序的工作原理和流程。

一、词法分析词法分析是编译程序的第一步，其主要功能是将源程序分解为一个个的单词或符号。

在词法分析中，通过使用正则表达式和有限状态自动机等方法，识别出程序中的关键字、标识符、运算符、分隔符等各种单词，并将其转化为相应的记号。

词法分析器还会忽略空格、注释等无关的字符，从而将源程序转化为一个个记号序列。

二、语法分析语法分析是编译程序的第二步，其主要功能是根据语法规则对记号序列进行分析，并生成抽象语法树（Abstract Syntax Tree，简称AST）。

语法分析器通过使用上下文无关文法和递归下降等方法，对记号序列进行语法检查。

如果记号序列符合语法规则，则会生成一棵抽象语法树，反之则会报告语法错误。

三、语义分析语义分析是编译程序的第三步，其主要功能是对抽象语法树进行语义检查。

语义分析器会检查各个语句之间的语义关系，并进行类型检查、约束检查等操作。

如果发现语义错误，语义分析器会向编译器报告错误信息，并提供相关的建议。

语义分析还包括符号表管理和类型推导等功能，用于记录程序中声明的符号和推断表达式的类型。

四、中间代码生成中间代码生成是编译程序的第四步，其主要功能是将抽象语法树转化为中间代码。

中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它能够简化后续的优化和生成目标代码的过程。

中间代码生成器可以根据目标平台的特性和需求，选择合适的中间表示形式，如三位置区域码、四元式、虚拟机指令等。

中间代码生成还可以对代码进行优化，以提高程序的性能和效率。

五、代码优化代码优化是编译程序的第五步，其主要功能是对生成的中间代码进行优化。

代码优化器通过使用各种优化技术和算法，对中间代码进行分析和重组，以提高程序的执行效率和资源利用率。

编译原理中的词法分析与语法分析原理解析

编译原理中的词法分析与语法分析原理解析编译原理是计算机科学中的重要课程，它研究的是如何将源程序翻译成目标程序的过程。

而词法分析和语法分析则是编译过程中的两个重要阶段，它们负责将源程序转换成抽象语法树，为接下来的语义分析和代码生成阶段做准备。

本文将从词法分析和语法分析的原理、方法和实现技术角度进行详细解析，以期对读者有所帮助。

一、词法分析的原理1.词法分析的定义词法分析（Lexical Analysis）是编译过程中的第一个阶段，它负责将源程序中的字符流转换成标记流的过程。

源程序中的字符流是没有结构的，而编程语言是有一定结构的，因此需要通过词法分析将源程序中的字符流转换成有意义的标记流，以便之后的语法分析和语义分析的进行。

在词法分析的过程中，会将源程序中的字符划分成一系列的标记（Token），每个标记都包含了一定的语义信息，比如关键字、标识符、常量等等。

2.词法分析的原理词法分析的原理主要是通过有限状态自动机（Finite State Automaton，FSA）来实现的。

有限状态自动机是一个数学模型，它描述了一个自动机可以处于的所有可能的状态以及状态之间的转移关系。

在词法分析过程中，会将源程序中的字符逐个读取，并根据当前的状态和字符的输入来确定下一个状态。

最终，当字符读取完毕时，自动机会处于某一状态，这个状态就代表了当前的标记。

3.词法分析的实现技术词法分析的实现技术主要有两种，一种是手工实现，另一种是使用词法分析器生成工具。

手工实现词法分析器的过程通常需要编写一系列的正则表达式来描述不同类型的标记，并通过有限状态自动机来实现这些正则表达式的匹配过程。

这个过程需要大量的人力和时间，而且容易出错。

而使用词法分析器生成工具则可以自动生成词法分析器的代码，开发者只需要定义好源程序中的各种标记，然后通过这些工具自动生成对应的词法分析器。

常见的词法分析器生成工具有Lex和Flex等。

二、语法分析的原理1.语法分析的定义语法分析（Syntax Analysis）是编译过程中的第二个阶段，它负责将词法分析得到的标记流转换成抽象语法树的过程。

C语言编译原理词法分析和语法分析

C语言编译原理词法分析和语法分析编程语言的编写和使用离不开编译器的支持，而编译器的核心功能之一就是对代码进行词法分析和语法分析。

C语言作为一种常用的高级编程语言，也有着自己的词法分析和语法分析规则。

一、词法分析词法分析是编译器的第一阶段，也是将源代码拆分为一个个独立单词（token）的过程。

在C语言中，常见的单词包括关键字（如if、while等）、标识符（如变量名）、常量（如数字、字符常量）等。

词法分析器会根据预定义的规则对源代码进行扫描，并将扫描到的单词转化为对应的符号表示。

词法分析的过程可以通过有限自动机来实现，其中包括各种状态和状态转换规则。

词法分析器通常会使用正则表达式和有限自动机的方法来进行实现。

通过词法分析，源代码可以被分解为一个个符号，为后续的语法分析提供基础。

二、语法分析语法分析是编译器的第二阶段，也是将词法分析得到的单词序列转换为一棵具有语法结构的抽象语法树（AST）的过程。

在C语言中，语法分析器会根据C语言的文法规则，逐句解析源代码，并生成相应的语法树。

C语言的语法规则相对复杂，其中包括了各种语句、表达式、声明等。

语法分析的过程主要通过递归下降分析法、LR分析法等来实现。

语法分析器会根据文法规则建立语法树的分析过程，对每个语法结构进行逐步推导和分析，最终生成一棵完整的语法树。

三、编译器中的词法分析和语法分析在编译器中实现词法分析和语法分析是一项重要的技术任务。

编译器通常会将词法分析和语法分析整合在一起，形成一个完整的前端。

在C语言编译器中，词法分析和语法分析器会根据C语言的词法规则和文法规则，对源代码进行解析，并生成相应的中间表示形式，如语法树或者中间代码。

词法分析和语法分析的结果会成为后续编译器中各个阶段的输入，如语义分析、中间代码生成、目标代码生成等。

编译器的优化和错误处理也与词法分析和语法分析有密切关系。

因此，对词法分析和语法分析的理解和实现对于编译器开发者而言是非常重要的。

第三章词法分析

戴新宇南京大学计算机科学与技术系Outline词法分析的作用词法单元的规约（正则表达式）词法单元的识别（状态转换图）有穷自动机词法分析器生成工具及设计词法分析器作用词法分析是读入源程序的输入字符、将它们组成词素，生成并输出一个词法单元序列，每个词法单元对应于一个词素。

常见的做法是：由语法分析器调用，需要的时候不断读取、生成词法单元可以避免额外的输入输出在识别出词法单元之外，还会完成一些不需要生成词法单元的简单处理，比如删除注释、将多个连续的空白字符压缩成一个字符等。

词法分析和语法分析通常，将编译过程的分析划分成两个阶段的原因：简化编译器的设计，任务分解提高编译器的效率增强编译器的可移植性词法分析相关概念词法单元（Token）：包含单元名（Token-name）和可选的属性值(attribute-value) 单元名是表示某种词法单位抽象符号。

语法分析器通过单元名即可确定词法单元序列的结构。

词素（Lexeme）源程序中的字符序列，它和某类词法单元的模式匹配，被词法分析器识别为该词法单元的实例。

模式（Pattern）词法单元的词素可能具有的形式。

可以用正则表达式来表示。

词法单元示例词法单元的属性一个模式匹配多个词素时，必须通过属性来传递附加的信息。

属性值将被用于语义分析、代码生成等阶段。

不同的目的需要不同的属性。

因此，属性值通常是一个结构化数据。

词法单元id的属性词素、类型、第一次出现的位置、…词法单元示例（名和属性值）词法分析器的构造实现两种方法：基于词法单元的词法结构图或其它描述，手工编写代码扫描输入中的每个词素，并返回识别到的词法单元信息。

使用词法分析器生成工具（如lex flex）。

给出描述词素的模式，利用工具编译为具有词法分析器功能的代码。

高效且简单。

正则表达式一种描述词素模式的重要表示方法Outline词法分析的作用词法单元的规约（正则表达式）词法单元的识别（状态转换图）有穷自动机词法分析器生成工具及设计相关概念字母表：一个有限的符号集合二进制{0，1}ASCIIUnicode典型的字母表包括字母、数位和标点符号串：字母表中符号组成的一个有穷序列串s的长度|s|空串ε，长度为0的串语言：给定字母表上一个任意的可数的串的集合语法正确的C程序的集合，英语，汉语相关概念（2）和串有关的术语（banana）前缀：从串的尾部删除0个或多个符号后得到的串。

词法分析部分总结

The Membership Question
Our first decision property is the question: “is string w in regular language L?（成员问题）”
Assume L is represented by a DFA A. Simulate the action of A on the sequence of input
Example: “Does the protocol terminate?” = “Is the language finite?”
Example: “Can the protocol fail?” = “Is the language nonempty?”
Why Decision Properties – (2)
A language class is a set of languages.
We have one example for language class: the regular languages.
任何一个正则表达式都表达了一个语言，所有的正则表达式构成了语言类：正则语言
Language classes have two important kinds of properties:
Example: the regular languages are obviously closed under union, concatenation, and (Kleene) closure. (求补？求交？)
ε是正规式若a是Σ上的字符，则a是正规式若r和s分别是Σ上的正规式，那么（a） r|s是正规式（b） rs是正规式（c） r*是正规式
Example: Is language L empty? Suppose the representation is a DFA. Can you tell if L(A) = for DFA A?

编译原理第2章-词法分析(3)

College of Computer Science & Technology
• 例1：
2.3 有限自动机
a
0a 1b 2a 3 b
• 该自动机接受的语言是 • L = {aba, abaa, abab, abaab, abaaab, abaabb, ……} • 等价于正则表达式aba(a|b)*定义的语言
Compiler Construction Principles & Implementation Techniques
-11-
College of Computer Science & Technology
2.3 有限自动机
• 例3: 若DFA M只有一个状态，既是开始状态又是终止状态，则DFA M定义的串集是L() = {}
-16-
2.3 有限自动机
College of Computer Science & Technology
• 例9: 使用DFA定义程序设计语言的标识符
标识符构成特点: •由字母a~z, A~Z和数字0~9构成 •x, Xy, x123, xYz 接受 •23x, 12_x， _x 拒绝
letter
k
default : return false;
Compiler Construction Principles & Implementation Techniques
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DFA的实现-基于转换图
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• 对于每个终止状态，增加一个分支，如果当前字符是字符串的结束符#，则接受;
Compiler Construction Principles & Implementation Techniques

编译原理名词解释

编译原理名词解释1. 词法分析器（Lexer）：也称为扫描器（Scanner），用于将源代码分割成一个个单词（Token）。

2. 语法分析器（Parser）：将词法分析器生成的单词序列转换成语法树（Parse Tree）或抽象语法树（Abstract Syntax Tree）。

3. 语法树（Parse Tree）：表示源代码的语法结构的树状结构，它由语法分析器根据语法规则生成。

4. 抽象语法树（Abstract Syntax Tree）：比语法树更加简化和抽象的树状结构，用于表示源代码的语义结构。

5. 语义分析器（Semantic Analyzer）：对抽象语法树进行语义检查，并生成中间代码或目标代码。

6. 中间代码（Intermediate code）：一种介于源代码和目标代码之间的中间表示形式，可以被不同的优化器和代码生成器使用。

7. 目标代码生成器（Code Generator）：将中间代码转换成特定目标平台的机器代码。

8. 优化器（Optimizer）：用于对中间代码进行优化，以提高代码的执行效率和资源利用率。

9. 符号表（Symbol Table）：用于存储程序中的标识符（变量、函数等）的信息，包括名称、类型等。

10. 语言文法（Grammar）：定义了一种语言的语法规则，常用的形式包括上下文无关文法和正则文法。

11. 上下文无关文法（Context-free Grammar）：一种形式化的语法表示方法，由产生式和非终结符组成，描述一种语言的句子结构。

12. 语言解释器（Interpreter）：将源代码逐行解释执行的程序，不需要生成目标代码。

13. 回溯法（Backtracking）：一种递归式的算法，用于在语法分析过程中根据产生式进行选择。

14. 正则表达式（Regular Expression）：用于描述一类字符串的表达式，可以用于词法分析中的模式匹配。

15. 自顶向下分析（Top-down Parsing）：从文法的起始符号开始，按照语法规则逐步构建语法树的过程。

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。

词法分析器实验报告

词法分析器实验报告词法分析器是编译器的一个重要组成部分，用于将输入的字符流转换成一个个词法单元（token）。

本次实验使用Python语言实现了一个简单的词法分析器。

主要包括以下几个步骤：1. 预处理：去除源代码中的空格、换行符等无意义字符，并进行必要的错误检查。

2. 正则表达式定义词法单元：利用正则表达式定义源代码可以被识别为词法单元的模式。

例如，整数可以定义为由数字组成的串，标识符可以定义为以字母或下划线开头，后面跟着任意个字母、数字或下划线的串。

3. 正则表达式匹配：利用Python的re模块，使用定义好的正则表达式对预处理后的源代码进行匹配。

如果匹配成功，则生成对应的词法单元，并存储起来。

4. 输出词法单元：将生成的词法单元按照一定的格式输出。

实验结果：通过对不同的源代码进行测试，可以得到正确的词法单元输出。

例如，对于以下的源代码：```pythonx = 123 + 456 * (789 - 100)```经过词法分析器处理后，可以得到以下的词法单元输出：```Token(ID, 'x')Token(ASSIGN, '=')Token(INT, '123')Token(PLUS, '+')Token(INT, '456')Token(LPAREN, '(')Token(INT, '789')Token(MINUS, '-')Token(INT, '100')Token(RPAREN, ')')```总结与收获：通过本次实验，我对词法分析器的基本原理和实现方法有了更深入的了解。

同时，我学会了如何使用正则表达式进行模式匹配，以及如何使用Python的re模块进行正则表达式匹配。

这对于我进一步学习和理解编译原理以及编译器的工作原理有很大帮助。

03第3章词法分析1

正则表达式的部分操作符满足结合律、交换律和分配律: 即 (ab)c=a(bc) (a|b)|c=a(b|c) a|b=b|a a(b|c)=ab|ac 注意：连接不满足交换律，即ab≠ba
3.5.2 正则文法与正则表达式的等价性
正则文法与正则表达式有等价性，即可以将正则文法转换成正则表达式。例如，用正则文法表示标识符的文法规则如下：＜标识符＞∷= a|b|…|z |＜标识符＞a|＜标识符＞b|…|＜标识符＞z |＜标识符＞0|＜标识符＞1|…|＜标识符＞9 而采用正则表达式则为：＜标识符＞= (a|b|c|…|z){a|b|…|z|0|1|…|9} 或简写成＜标识符＞=字母{字母|数字} 由此可见，正则表达式在描述语言时比正则文法更为简洁由此可见，正则表达式在描述语言时比正则文法更为简洁。
3.5.1 正则表达式定义
3.5.1 正则表达式定义
在正则表达式的运算符中，重复优先级高于连接，而连接高于选择，因此，(p) | ((p) . (q))可写成p | pq , 但表达式(p|q).r中的括号则不能去掉。例3.5，设字母表∑={a,b}，则a,b, Φ和ε都是∑上的正则表达式，所描述的语言为{a}、{b}、{}、{ε}，求表达式{a}{b}、{a|b} {aa|ab|ba|bb} 和{aa|ab|ba|bb}定义的语言。解：根据正则表达式的形式定义，可得如下结果：表达式{a}{b}定义的语言为：{ambn|m≥0,n≥0}，表达式{a|b}定义的语言为：{x|x ∈{a,b}*}，即字母a或b组成的任意长度字符串。而表达式{aa|ab|ba|bb}表示的语言由字母a或b组成的所有偶长度字符串。
3.5.2 正则文法与正则表达式的等价性
例3.7，有正则文法如下，将其换成等价的正则表达式。 S → aS S →aB B →bC C →aC C →a 解：先用元符号“{”和“}”将文法改写成如下： S={a}aB B =bC C = {a}a 然后按解方程组的方法可得： C={a}a B= b{a}a S={a}ab{a}a 最终转成正则表达式 S={a}ab{a}a 可以验证，它表示的语言与原来的正则文法描述的语言相同。

词法分析知识点总结

词法分析知识点总结一、词法分析的基本概念1. 词法分析的定义词法分析是自然语言处理和计算机语言处理中的一个重要领域，它涉及到研究自然语言的词法结构、词法规则、单词辨识和语言模式匹配等内容。

通过词法分析，我们可以更好地理解和解释文本中的语言现象，处理和管理大量的文本数据，并且可以进行文本分类、关键词提取、信息检索和语言模式匹配等各种应用。

2. 词法分析的基本任务词法分析的基本任务包括：单词辨识、分词和断句。

单词辨识是指根据相应的词法规则将文本中的单词和标点符号识别出来；分词是指将文本按照相应的语言规则进行分割，形成一个个有意义的词单元；断句是指将文本按照相应的语言规则进行分割，形成一个个有意义的句子。

3. 词法分析的基本方法词法分析的基本方法包括：基于规则的词法分析和基于统计的词法分析。

基于规则的词法分析是指根据语言的词法规则和语法规则，通过对文本进行分析和处理，得到相应的词法信息；基于统计的词法分析是指根据大量的语料库数据，通过统计分析和机器学习等技术，得到文本中的词法信息。

4. 词法分析的基本原理词法分析的基本原理包括：正则表达式、自动机理论和语言模型。

正则表达式是一种描述文本模式的表达式，通过对文本进行匹配和识别，得到相应的词法信息；自动机理论是一种描述文本结构的理论，通过对文本进行分析和处理，得到相应的词法信息；语言模型是一种描述文本语言现象的模型，通过对文本进行建模和分析，得到相应的词法信息。

二、词法分析的相关知识点1. 词法规则的设计词法规则是词法分析的基础，它包括：单词的形态、语义和用法规则。

单词的形态规则是指单词的结构、词根、词缀、词性和语法等规则；单词的语义规则是指单词的含义、词义和搭配等规则；单词的用法规则是指单词的用法、谓词、主语、宾语和修饰等规则。

2. 分词和断句的处理方法分词和断句是词法分析的基本任务，它包括：正向最大匹配、逆向最大匹配、最短路径匹配和动态规划匹配。

正向最大匹配是指从文本的左边开始匹配，匹配长度最大的词；逆向最大匹配是指从文本的右边开始匹配，匹配长度最大的词；最短路径匹配是指通过路径规划算法，得到最短路径匹配结果；动态规划匹配是指根据文本的属性和上下文，得到最佳的匹配结果。

第三章_词法分析

∑*的子集U和V的连接（积）定义为
UV { | U, V}
V自身的 n次积记为 V n VV V
n
规定V0={}，令

V * V 0 V1 V 2 称V*是V的闭包;

记 V VV * V 1 V 2
称V+是V的正规闭包。
3.3.1 正规式与正规集
有限自动机
有限自动机所讨论的问题
确定的有限自动机DFA 不确定的有限自动机NFA NFA的确定化 DFA的最小化
标识符单列一种；标识符自身的值表示成按机器字节划分的内部码。
常数按类型分种；常数的值则表示成标准的二进制形式。
3.1.1 词法分析器的功能和输出形式
例 FORTRAN程序
IF (5.EQ.M) GOTO 100 输出单词符号：逻辑IF (34，-) 左括号 (2，-) 整常数 (20， ‘5’的二进制) 等号 (6，-) 标识符 (26， ‘M’) 右括号 (16，-) GOTO (30，-) 标号 (19， ‘100’的二进制)
END;
状态转换图实现示例
'0'..'9':
BEGIN WHILE DIGIT DO BEGIN CONCAT;GETCHAR END; RETRACT; RETURN ($INT，DBT)
END;
'=': RETURN ($ASSIGN，-); '+': RETURN ($PLUS，-);
状态转换图实现示例
4 算符和界符的识别
把多个字符符合而成的算符和界符拼合成一个单一单词符号。：=， **， .EQ.
3.2.3 状态转换图

编译程序五个阶段的名称及主要任务

编译程序五个阶段的名称及主要任务
编译程序通常分为五个阶段，分别是词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成和目标代码生成。

每个阶段都有其独特的任务和目标。

1. 词法分析阶段：该阶段的主要任务是将源代码转化为一个个
的词法单元（Token），并进行标记化、分类和存储。

词法分析器（Lexical Analyzer）通常使用正则表达式或自动机等方法进行实现。

2. 语法分析阶段：该阶段的主要任务是检查词法单元是否符合
语法规则，将其转化为语法树或抽象语法树。

语法分析器（Parser）通常使用自顶向下或自底向上的方法进行实现。

3. 语义分析阶段：该阶段的主要任务是对语法树或抽象语法树
进行语义分析，检查其是否符合语义规则。

语义分析器（Semantic Analyzer）通常进行类型检查、符号表管理等操作。

4. 中间代码生成阶段：该阶段的主要任务是将语义分析后的代
码转化为中间代码（Intermediate Code），并进行优化。

中间代码通常是一种类似于汇编语言的表示形式，方便后续的目标代码生成。

5. 目标代码生成阶段：该阶段的主要任务是将中间代码转化为
目标代码（Target Code），并进行优化。

目标代码通常是一种与硬件体系结构相关的表示形式，可以被直接执行。

目标代码生成器（Code Generator）通常进行寄存器分配、指令选择、代码优化等操作。

以上是编译程序五个阶段的名称及主要任务。

每个阶段都有其独特的功能和重要性，对于编译程序的实现及优化都至关重要。

理解编译原理中的词法分析和语法分析

理解编译原理中的词法分析和语法分析词法分析和语法分析是编译原理中两个重要的步骤。

词法分析将源代码分成一个个词素（也称为token），并对每个词素进行词法分析。

词法分析器会根据语法规则，将源代码中的字符序列组合成一个个有意义的词素。

例如，在计算机程序中，词法分析器可以将源代码中的字符串"if"、"else"、"for"等识别为关键字，将变量名、函数名等识别为标识符，将数字识别为常量等。

词法分析器常使用正则表达式来描述和识别不同类型的词素。

语法分析则进一步分析词法分析生成的词素序列，检查其是否遵循给定的语法规则。

语法分析器会根据语法规则构建语法树（也称为抽象语法树），用于表示程序的结构和语义。

语法分析器常使用上下文无关文法来描述和分析程序的语法结构。

常见的语法分析方法有递归下降分析、LL分析、LR分析等。

词法分析和语法分析是编译原理中紧密联系的两个步骤。

词法分析将字符序列转换为有意义的词素，为后续的语法分析提供了基础。

语法分析则在词法分析的基础上，进一步分析词素序列的语法结构，以便进行语义分析和代码生成等后续步骤。

拓展：除了词法分析和语法分析，编译原理还涉及其他重要的步骤，如语义分析、优化和代码生成等。

语义分析阶段主要对语法分析生成的语法树进行语义检查，确保程序的语义正确。

优化阶段则对中间代码进行优化，以提高程序的性能。

代码生成阶段将优化后的中间代码转换为目标代码，以便在目标平台上执行。

此外，编译原理还涉及词法分析和语法分析的错误处理和恢复机制。

当遇到词法或语法错误时，编译器需要能够准确地诊断错误，并尽可能地提供有用的错误信息。

对于一些常见错误，编译器还可以提供纠正错误的建议。

同时，编译器还可以采用恢复机制，在错误发生后仍然能够继续进行词法分析和语法分析，尽可能多地发现错误。

DFA正则表达式NFA

• 没有空边，即不接受任何输入就进行状态转换（没有输入为，有时用表示的边）。
12
3.1.5 DFA的局限
1
Байду номын сангаас
=
4
<
0
<
2
>
5
< 3
13
3.2 非确定有限自动机
定义3：一个非确定有限自动机(NFA)A是一个五元组A=(,SS, f, S0,TS).其中
是字母表 SS是状态集 f是转换函数 f: SS (∪{}) 2SS S0是初始状态集 TS是终止状态集
• 自动机等价设A1和A2是同一个字母表上的自动机，如果有L(A1)=L(A2)，则称A1和A2等价。
• NFA到DFA的转换（确定化）定理：对于每一个非确定自动机A，存在一个确定自动机A’，使得L(A)=L(A’)。
16
3.2.2.1 NFA的一种确定性方法
• 子集法
已知 NFA: A=(, S, f, S0, Z) 构造 DFA: A’=(, S’, f’, S0’, Z’) 1. 令A’的初始状态为S0’=[S1,S2,…Sk],其中S1…Sk是A的
10
思考
• 试用自动机描述银行ATM机的状态转换。 • 确定有限自动机名字中的“确定”二字含
义、用途、局限？
11
3.1.4 DFA的确定性
• 初始状态唯一。
• 转换函数f:SS是一个单值函数，也就是说，对任何状态sS,和输入符号 a, f(s,a) 唯一地确定了下一个状态。即转换函数至多确定一个状态。
是有穷字母表，每个元素称为一个输入字符；
S是一个有穷集，它的每个元素称为一个状态； f是在 SS上的单值转换函数； s0 S是唯一的一个初始状态； ZS，是终止状态集，又称为接受状态集。

词法分析作业参考答案

词法分析作业参考答案词法分析作业参考答案词法分析是编译原理中的重要概念，它是将源代码分解成一系列词素的过程。

词法分析器根据一定的规则，将源代码中的字符序列划分为不同的词素，以便后续的语法分析和语义分析。

在进行词法分析时，我们需要定义一些词法规则，也就是正则表达式，来描述不同类型的词素。

常见的词法规则包括标识符、关键字、运算符、常量等。

下面是一些常见的词法规则及其对应的正则表达式：1. 标识符：以字母或下划线开头，后面可以是字母、数字或下划线的组合。

例如：变量名、函数名等。

正则表达式：[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*2. 关键字：编程语言中预定义的一些特殊单词，具有特殊的含义和用途。

例如：if、for、while等。

正则表达式：(if|for|while|...)3. 运算符：用于进行各种运算操作的符号。

例如：加法、减法、乘法、除法等。

正则表达式：(\+|\-|\*|/)4. 常量：固定的数值或字符。

例如：整数、浮点数、字符串等。

正则表达式：[0-9]+(\.[0-9]+)? | "[^"]*"除了以上常见的词法规则，不同的编程语言还可能有一些特殊的词法规则。

例如，C语言中的注释规则是以"/*"开头，以"*/"结尾的字符序列。

Java语言中的字符串常量是以双引号包围的字符序列。

因此，在进行词法分析时，我们需要根据不同的语言规则来定义相应的正则表达式。

词法分析的过程可以通过有限自动机来实现。

有限自动机是一种用于处理正则表达式的计算模型，它可以根据输入的字符序列，按照事先定义好的规则进行状态转换，最终确定词素的类型。

在实际的词法分析中，通常会使用词法分析器生成器来自动生成词法分析器的代码。

常用的词法分析器生成器有Lex和Flex。

词法分析器生成器可以根据用户定义的词法规则，自动生成相应的词法分析器代码，大大简化了词法分析的工作。