编译原理文法和语言与语法分析
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。
编译原理第3章文法和语言
第3章文法和语言第1题文法G＝({A,B,S},{a,b,c},P,S)其中P为：S→Ac|aBA→abB→bc写出L(G[S])的全部元素。
答案：L(G[S])={abc}第2题文法G[N]为：N→D|NDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9G[N]的语言是什么？答案:G[N]的语言是V+。
V={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}N=>ND=>NDD....=>NDDDD...D=>D......D或者：允许0开头的非负整数？第３题为只包含数字、加号和减号的表达式，例如9-2＋5，3-1，７等构造一个文法。
答案：G[S]:S->S+D|S-D|DD->0|1|2|3|4|5|6|7|8|9第4题已知文法G[Z]：Z→aZb|ab写出L(G[Z])的全部元素。
答案：Z=>aZb=>aaZbb=>aaa..Z...bbb=>aaa..ab...bbbL(G[Z])={anbn|n>=1}第5题写一文法，使其语言是偶正整数的集合。
要求：(1)允许0打头；(2)不允许0打头。
答案：(1)允许0开头的偶正整数集合的文法E→NT|DT→NT|DN→D|1|3|5|7|9D→0|2|4|6|8(2)不允许0开头的偶正整数集合的文法E→NT|DT→FT|GN→D|1|3|5|7|9D→2|4|6|8F→N|0G→D|0第6题已知文法G：<表达式>::=<项>｜<表达式>＋<项> <项>::=<因子>｜<项>*<因子><因子>::=（<表达式>）｜i试给出下述表达式的推导及语法树。
（５）i+(i+i)（６）i+i*i答案：(5)<表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<因子>=><表达式>＋（<表达式>）=><表达式>＋（<表达式>＋<项>）=><表达式>＋（<表达式>＋<因子>）=><表达式>＋（<表达式>＋i）=><表达式>＋（<项>＋i）=><表达式>＋（<因子>＋i）=><表达式>＋（i＋i）=><项>＋（i＋i）=><因子>＋（i＋i）=>i＋（i＋i）(6)<表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<项>*<因子>=><表达式>＋<项>*i=><表达式>＋<因子>*i=><表达式>＋i*i=><项>＋i*i=><因子>＋i*i=>i＋i*i<表达式><表达式>+<项><因子><表达式><表达式>+<项><因子>i<项><因子>i<项><因子>i（)<表达式><表达式>+<项><项>*<因子><因子>i<项><因子>ii第7题证明下述文法G[〈表达式〉]是二义的。
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。
介绍计算机语言处理的基本概念与应用
介绍计算机语言处理的基本概念与应用计算机语言处理是计算机科学和人工智能领域的重要研究方向，是对计算机语言进行分析、理解和生成的过程。
本文将介绍计算机语言处理的基本概念与应用，并按照以下几个方面进行划分讨论：编译原理、语法分析、语义分析与代码生成、自然语言处理、机器翻译和语言模型。
一、编译原理编译原理是计算机语言处理的核心概念之一，它研究的是将高级语言转化为机器语言的过程。
编译器是完成这一过程的关键工具，它将源代码中的高级语言表达转化为机器指令的二进制代码。
编译原理涉及到词法分析、语法分析、语义分析等多个环节，同时还包括目标代码生成和优化等技术。
二、语法分析语法分析是计算机语言处理中的重要环节，它主要负责根据给定的语法规则对输入的语句进行分析和判断是否合法。
语法分析器通过构建语法树或者语法图表示输入语句的结构，进而进行后续的语义分析和代码生成。
常用的语法分析算法包括递归下降、LL（1）文法、LR（1）文法等。
三、语义分析与代码生成语义分析是对输入语句的语义进行分析和判断，确保语义的正确性，并将其转化为中间代码或者机器代码。
语义分析包括类型检查、作用域分析、常量折叠等过程，它是编译过程中一项非常关键的工作。
代码生成则是根据语法分析和语义分析的结果生成机器可执行的目标代码，常用的代码生成技术有目标代码生成、中间代码生成和代码优化等。
四、自然语言处理自然语言处理是计算机语言处理的一个子领域，其研究的对象主要是人类自然语言。
自然语言处理涉及到词法分析、句法分析、语义分析、语篇分析等多个方面，旨在开发能够理解和生成自然语言的计算机系统。
自然语言处理在机器翻译、问答系统、信息提取等领域有着广泛的应用。
五、机器翻译机器翻译是指利用计算机技术实现不同语言之间的自动翻译。
它通过语言模型、句法分析和语义分析等技术将源语言的文本转化为目标语言的文本。
机器翻译领域涉及到统计机器翻译、神经机器翻译等多个子领域，近年来取得了很大的进展。
编译原理(清华)第三章文法和语言
例 文法G： S→0S1，S→01 有直接推导： 0S1 00S11 （ S→0S1 ） 00S11 000S111 （ S→0S1 ） 000S111 00001111 （ S→01 ） S 0S1 （ S→0S1 ）
推导和归约 若存在v=w0 w1 ... wn=w ,(n>0) 则称v推导出w，或w归约到v,记为v=+>w 若有v =+>w，或v=w，则记作v=*>w
2. 符号串 – 定义:由字母表中的符号组成的任何有穷序列 – 例： 0,00,10是字母表∑={0‚1}上的符号串 a,ab,aaca是Α={a‚b，c}上的符号串 – 在符号串中，符号是有顺序的，顺序不同,代 表不同的符号串，如:ab和ba不同 – 不含任何符号的符号串称为空串，用ε表示 注意:{ε}并不等于空集合{ } – 符号串长度: 符号串中含有符号的个数 如: |abc|=3 | ε|=0
3.3 文法和语言的形式定义
1．文法的定义 2．文法的简化表示法 3．推导与归约 4．句型、句子、语言的定义 5．文法的等价
1．文法的定义
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 ） 文法定义: 文法G(Grammar)定义为四元组（VN，VT，P，S） VN (Nonternimal)：非终结符集 VT (Terminal)：终结符集 P (Production)： 产生式（规则）集合 S： 开始符号或识别符号
第三章
文法和语言
学习目标: 掌握：自上而下与自下而上的分析方法 理解：文法的形式定义，推导，归约，句 型，句子，语言，上下文无关文法，规范 句型，语法树，短语，直接短语，句柄 了解：文法的类型，文法使用中的限制， 文法的二义性
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。
计算机编译原理
本课程的目的
构造编译器基本知识
编译的阶段和相关的活动 相关数据结构和算法
计算机科学中相关的基础理论
形式语言与自动机
进一步加深对软件开发的认识
第一章 概述
【课前思考】 ◇ 什么是编译程序？ ◇ 编译过程和编译程序的结构？ 【学习目标】 介绍语言翻译的基本概念
程序和语言 翻译和解释
介绍翻译的步骤和相关的活动 介绍编译器的开发方法
输入字符串（即源程序） 输出单词符号（最基本的语法单位） 。
词法分析举例
一个C源程序片段：
int a; a=a+2; 词法分析后返回(如右 图)：
单词类型 保留字 标识符 界符 标识符 算符(赋值) 标识符 算符(加) 整数 界符 单词值 int a ; a = a + 2 ；
(2) 语法分析（Syntax analysis）
程序的执行方式
高级语言程序通常采用两种方式执行：解释方 式和翻译方式 解释方式：逐个语句地分析和执行，如Basic， Prolog
优点：易于查错 缺点：效率低，运行速度慢
翻译方式：对整个程序进行分析，翻译成等价 机器语言程序后执行，如Pascal，Fortran，C
优点：只需分析和翻译一次， 缺点：在运行中发现的错误必须在源程序中查找
编译程序的功能
从功能上看，一个 编译程序就是一个 语言翻译程序。 源语言通常是一个 高级语言，如 FORTRAN，C 或 Pascal。 目标语言通常是一 个低级语言,如汇编 或机器语言。
出错和警告信息
编译程序
源语言程序
目标语言程序
T形图
常用T形图来表示编译程序涉及的三个语言： S I 其中： S:源语言(程序)，Source language(program) O:目标语言(程序), target/object language(program) I:实现语言, implementation language O
编译原理文字总结
编译原理文字总结编译原理文字总结1.高级程序设计语言的翻译主要有两种方式：编译和解释。
2.编译过程概述：(1)词法分析：输入源程序，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个的单词（亦称单词符号或符号）如基本字，标识符，常数，算符和界符。
(2)语法分析：在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，把单词符号串分解成各类语法单位（语法范畴），如短语，子句，句子，程序段和程序等(3)语义分析与中间代码产生：对语法分析所识别出的各类语法范畴，分析其含义，并进行初步翻译（产生中间代码）。
包括静态语义检查和中间代码的翻译。
(4)优化：对前段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段能产生出更为高效（省时间和空间）的目标代码。
(5)目标代码生成：把中间代码（或经优化处理之后）变换成特定机器上的低级语言代码。
编译程序结构框图3．文法是表述语言的语法结构的形式规则。
4.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）是完全独立于这种范畴可能出现的环境的。
一个上下文无关文法G包括四个组成部分：一组终结符号，一组非终结符号，一个开始符号，以及一组产生式。
5.形式上说，一个上下文无关文法G是一个四元式（VT,VN,S,＆）其中VT是一个非空有限集，它的每个元素称为终结符号；VN是一个非空有限集，它的每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；&是一个产生式集合，每个产生式的形式是P→a，其中P属于VN，a属于（VT∪VN）*。
开始符号S至少必须在某个产生式的左部出现一次。
6.推导每前进一步总是引用一条规则（产生式）。
7.假定G是一个文法，S是它的开始符号。
如果Sa，则称a是一个句型（0步或若干步）。
仅含终结符号的句型是一个句子。
文法G所产生的句子的全体是一个语言，将它记为L(G)。
L(G)=｛a|Sa&a∈VT*｝例如终结符号串（i*i+i）是文法（2.1）的一个句子。
编译原理的词法分析与语法分析
编译原理的词法分析与语法分析编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究如何将源代码转换为可执行的机器代码。
在编译过程中，词法分析和语法分析是其中两个基本的阶段。
本文将分别介绍词法分析和语法分析的基本概念、原理以及实现方法。
1. 词法分析词法分析是编译过程中的第一个阶段，主要任务是将输入的源代码分解成一个个的词法单元。
词法单元是指具有独立意义的最小语法单位，比如变量名、关键字、操作符等。
词法分析器通常使用有限自动机（finite automaton）来实现。
在词法分析的过程中，需要定义词法规则，即描述每个词法单元的模式。
常见的词法规则有正则表达式和有限自动机。
词法分析器会根据这些规则匹配输入的字符序列，并生成相应的词法单元。
2. 语法分析语法分析是编译过程中的第二个阶段，它的任务是将词法分析器生成的词法单元序列转换为语法树（syntax tree）或抽象语法树（abstract syntax tree）。
语法树是源代码的一种抽象表示方式，它反映了源代码中语法结构和运算优先级的关系。
语法分析器通常使用上下文无关文法（context-free grammar）来描述源代码的语法结构。
常见的语法分析算法有递归下降分析法、LR分析法和LL分析法等。
递归下降分析法是一种自顶向下的分析方法，它从源代码的起始符号开始，递归地展开产生式，直到匹配到输入的词法单元。
递归下降分析法的实现比较直观，但对于左递归的文法处理不方便。
LR分析法是一种自底向上的分析方法，它使用一个自动机来分析输入的词法单元，并根据文法规则进行规约操作，最终生成语法树。
常见的LR分析法有LR(0)、SLR、LR(1)和LALR等。
LL分析法是一种自顶向下的分析方法，它从源代码的起始符号开始，预测下一个要匹配的词法单元，并进行相应的推导规则。
LL分析法常用于编程语言中，如Java和Python。
3. 词法分析和语法分析的关系词法分析是语法分析的一个子阶段，它为语法分析器提供了一个符号序列，并根据语法规则进行分析和匹配。
编译原理 第三章 文法和语言
8
3.2 符号和符号串
四. 符号串集合(语言）的运算
设L和M是两个符号串集合，则 1.合并：L∪M＝｛s|s∈L or s∈M} 2.连接：LM＝｛ st|s∈L and t∈M} 3.方幂： L0={ε}， L1＝L， L2＝LL, ..., Ln＝Ln-1L 4. 语言L的闭包，记作L*， L*＝∪Li(i>=0) =L0∪L1∪L2∪L3 ∪… 5．语言L的正闭包，记作L+（L+＝L L*） L+＝∪Li(i >=1) =L1∪L2∪L3∪L4∪…
16
推导的定义
例： <程序><分程序>. (<程序> → <分程序>. ) <分程序>. <变量说明部分> <语句>. (<分程序> → <变量说明部分> <语句>) VAR<标识符>;BEGIN READ(<标识符>)END. VAR A;BEGIN READ(<标识符> ) END. (<标识符> →A) VAR A;BEGIN READ(<标识符> ) END. VAR A;BEGIN READ( A) END. (<标识符> →A)
22
文法G[S]： 例 文法 ： （1）S→aSBE ） → （2）S→aBE ） → （3）EB→BE ） → （4）aB→ab ） → （5）bB→bb ） → （6）bE→be ） → （7）eE→ee ） → L(G)={ anbnen | n≥1 } ≥ G生成的每个串都在 生成的每个串都在L(G)中 生成的每个串都在 中 L(G)中的每个串确实能被 生成 中的每个串确实能被G生成 中的每个串确实能被 分析参见课本P37. 分析参见课本P37.
编译原理词法分析和语法分析报告+代码[C语言版]
![编译原理词法分析和语法分析报告+代码[C语言版]](https://img.taocdn.com/s3/m/72d7b73c02020740bf1e9b36.png)
词法分析一、实验目的设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。
二、实验要求2.1 待分析的简单的词法（1）关键字：begin if then while do end所有的关键字都是小写。
（2）运算符和界符：= + - * / < <= <> > >= = ; ( ) #（3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义：ID = letter (letter | digit)*NUM = digit digit*（4）空格有空白、制表符和换行符组成。
空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。
2.2 各种单词符号对应的种别码：表2.1 各种单词符号对应的种别码2.3 词法分析程序的功能：输入：所给文法的源程序字符串。
输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。
其中：syn为单词种别码；token为存放的单词自身字符串；sum为整型常数。
例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列：(1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)……三、词法分析程序的算法思想：算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。
3.1 主程序示意图：主程序示意图如图3-1所示。
其中初始包括以下两个方面：⑴关键字表的初值。
关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。
如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。
关键字表为一个字符串数组，其描述如下：Char *rwtab[6] = {“begin”, “if”, “then”, “while”, “do”, “end”,};是图3-1（2）程序中需要用到的主要变量为syn,token和sum3.2 扫描子程序的算法思想：首先设置3个变量：①token用来存放构成单词符号的字符串；②sum用来整型单词；③syn用来存放单词符号的种别码。
编译原理pdf
编译原理pdf编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它涉及到计算机程序的编写、编译和执行过程，对于理解计算机程序的工作原理和优化程序性能具有重要意义。
本文将介绍编译原理的基本概念、主要内容和相关知识点，并提供编译原理pdf文档供大家学习参考。
编译原理是指将高级语言程序翻译成机器语言程序的过程，这个过程主要包括词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化和目标代码生成等阶段。
在这个过程中，编译器需要将高级语言程序转换成中间代码，然后再将中间代码转换成目标机器的机器语言程序，最终实现程序的执行。
在编译原理的学习过程中，我们需要了解一些基本概念，比如文法、自动机、语法分析、语义分析、中间代码等。
文法是描述程序语言结构的形式化方法，它由终结符、非终结符、产生式和起始符号组成。
自动机是一种抽象的数学模型，用来描述程序的执行过程。
语法分析是指根据给定的文法规则，将输入的程序文本分析成语法树的过程。
语义分析是指确定程序文本的含义和执行过程的过程。
中间代码是指将高级语言程序转换成的一种中间形式，它比源程序更接近目标机器的机器语言程序。
编译原理pdf文档是学习编译原理的重要资源，它可以帮助我们更好地理解编译原理的基本概念和知识点。
在编译原理pdf文档中，通常会包括编译原理的基本概念、词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等内容。
通过阅读编译原理pdf文档，我们可以更加系统地学习编译原理的相关知识，加深对编译原理的理解。
除了编译原理pdf文档，我们还可以通过其他途径学习编译原理，比如参加相关课程、阅读相关书籍、参与编译原理的实践项目等。
通过多种途径的学习，我们可以更全面地掌握编译原理的知识，提高编译原理的应用能力。
总之，编译原理是计算机科学中的重要课程，它涉及到计算机程序的编写、编译和执行过程，对于理解计算机程序的工作原理和优化程序性能具有重要意义。
通过学习编译原理pdf文档和其他途径，我们可以更好地掌握编译原理的基本概念和知识点，提高编译原理的应用能力。
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
四种文法的类型(编译原理)
四种文法的类型（编译原理）在编译原理中，文法是描述一种语言的形式规则的形式化规范。
根据规则的定义方式和特点，可以将文法分为四类类型，分别是正规文法、上下文无关文法、上下文有关文法和无限制文法。
下面将对这四种文法类型进行详细介绍。
1. 正规文法（Regular Grammar）：正规文法是一种最简单的文法类型，也是最严格的限制。
它的产生式右部只能是终结符或一个终结符紧跟一个非终结符，不允许使用任何其它的形式。
正规文法通常用于描述正则语言，而正则语言可以用有限自动机（如DFA、NFA）来识别和生成。
正规文法常用于词法分析中的正则表达式的产生。
2. 上下文无关文法（Context-Free Grammar）：上下文无关文法是一种描述语言结构的文法，它具有比正规文法更高的表达能力。
这种文法的产生式右部可以是终结符或非终结符的任意组合顺序。
上下文无关文法通常用于描述上下文无关语言，而上下文无关语言可以用上下文无关文法来生成和识别。
上下文无关文法是编译器设计和分析的主要方法之一，包括语法分析和语法制导翻译等。
3. 上下文有关文法（Context-Sensitive Grammar）：上下文有关文法是一种更加灵活的文法，它的产生式右部除了可以是终结符和非终结符的任意组合外，还可以根据上下文条件改变生成式。
产生式的左部和右部可以有相同数量的非终结符，但右部至少有一个符号。
上下文有关文法常用于描述上下文有关语言，也被用于描述自然语言处理等。
4. 无限制文法（Unrestricted Grammar）：无限制文法是一种最灵活的文法类型。
它的产生式左部和右部可以是任意长度的终结符和非终结符的组合，没有任何限制和约束条件。
无限制文法通常用于描述递归可枚举语言，递归可枚举语言是图灵机可以识别的语言。
无限制文法被广泛应用于编译器的各个阶段，包括语法制导翻译和语义分析等。
综上所述，正规文法、上下文无关文法、上下文有关文法和无限制文法是编译原理中常用的四种文法类型。
《编译原理》第2章文法和语言的形式定义
《编译原理》第2章文法和语言的形式定义编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是将高级程序语言翻译成机器语言的方法和技术。
在编译原理中，文法和语言的形式定义是非常重要的概念，本文将围绕这个主题展开详细的讨论。
第2章《文法和语言的形式定义》主要介绍文法和语言的概念、应用及其形式定义的方法。
文法是描述语言结构和语法规则的形式化产物，而语言则是文法所描述的符号集合。
在编译原理中，我们需要通过形式定义的方式来描述和理解程序语言的结构和规则。
下面将对文法和语言的形式定义进行详细解释。
1.文法的定义文法是由产生式（Production）组成的四元组(G,N,P,S)，其中：-G：表示文法-N：表示非终结符集合，即一组可以推导出或展开的符号。
-T：表示终结符集合，即不再进行推导或展开的符号。
-P：表示产生式规则集合，是一组指定如何生成目标符号串的规则。
-S：表示一个特殊的非终结符，称为开始符号或起始符号，表示文法的初始状态。
文法的定义可以采用两种形式：巴科斯-诺尔范式（Backus-Naur Form，BNF）和扩充背景文法表达式（Extended Backus-Naur Form，EBNF）。
BNF是最常用的文法定义方法，它使用产生式规则来描述语言的结构和规则。
2.产生式的定义产生式规定了如何用一个符号串替换或展开另一个符号串。
一个产生式由一个非终结符和一个由非终结符和终结符组成的字符串组成。
例如，产生式A->BC，表示用符号串BC替换非终结符A。
产生式可以有多个产生式体，每个产生式体之间使用“，”符号分隔。
例如，产生式A->B，C，表示非终结符A可以被替换成非终结符B或C。
产生式体中可以使用如下符号：-终结符：表示语法中不再与其他符号进行推导的符号，如数字、运算符、关键字等。
-非终结符：表示语法中可以被进一步推导的符号。
-空串：表示不产生任何字符的特殊终结符。
-ε：表示空串。
3.语言的定义语言是符合一些特定文法规则的所有符号串的集合。
编译原理第二章_文法与语言
（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>
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。
编译原理词法分析和语法分析报告+代码(C语言版)
编译原理词法分析和语法分析报告+代码(C语言版)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1信息工程学院实验报告（2010 ~2011 学年度第一学期）姓名：柳冠天学号：2081908318班级：083词法分析一、实验目的设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。
二、实验要求2.1 待分析的简单的词法（1）关键字：begin if then while do end所有的关键字都是小写。
（2）运算符和界符： = + - * / < <= <> > >= = ; ( ) #（3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义：ID = letter (letter | digit)*NUM = digit digit*（4）空格有空白、制表符和换行符组成。
空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。
2.2 各种单词符号对应的种别码：表2.1 各种单词符号对应的种别码2.3 词法分析程序的功能：输入：所给文法的源程序字符串。
输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。
其中：syn为单词种别码；token为存放的单词自身字符串；sum为整型常数。
例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列：(1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)……三、词法分析程序的算法思想：算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。
3.1 主程序示意图：主程序示意图如图3-1所示。
其中初始包括以下两个方面：⑴关键字表的初值。
关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。
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
- 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)。
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 7
▲ 文法与语言
● 文法(形式)定义: 我们用四元式来作为描述一
个语言L的工具(会发生什么),用G表示。即G≡(Vt,Vn,P,S)其
答：G ≡ ( Vt = {a,b}, Vn = {A}, S ≡ A,
P = {Aa,Ab,AAa,AAb})
则，L = L(G)
证：A=>a|b|Aa|Ab=>(a|b)|A(a|b)=>(a|b)(a|b)*
● 文法是定义语言的好工具：只要定义它含哪些语 法范畴(Vn),每个语法范畴所含语法单位之间的关系(P), 还有基本单词符号集(Vt)，最大的语法范畴是谁(S)。这 四元一定，则文法就定义了一个语言----由S和P所能产 生出的终结符串集。记为L(G)。即
高级程序设计语言
编译原理
主讲 周有顺
(适用于2008级计算机本科师范专业)
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 1
第四讲 文法和语言与语法分析
──上下文无关文法(LL文法和LR文法) 与语法分析程序设计
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 2
回忆
语法分析的任务是把词法分析的结果单词符 号串进一步分解成各类语法单位 (语法范畴),并 分析它们之间的层次关系输出语法树。
语法分析器 由单词符号(终结符)和语法范畴 单词符号串──────→ (语法变量或称非终结符)构成
结点 组成的语法树
(词法分析) (创建) (语义分析的原始数据)
2020年8月17日星期一
其中：i代表单词符号即变量或常数，另+、*、(、)也是单词符号。
+
可见，文法定义了一个语言。记为L(G)={α|S==>α, α∈Vt+},
P
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 9
? 假定∑={a,b},而∑上的一个形式语言L为∑上所 有可能的非空符号串集，则该语言L用文法G怎样来描述。
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 3
一、文法和形式语言的定义 二、上下文无关文法及其语法树 三、两种语法分析思想的形成 四、自上而下的语法分析方法 五、自下而上的语法分析方法 *六、语法分析器的自动产生
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 4
一、文法和形式语言的定义
+
L(G)={α|S====>α, α∈Vt*} P
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 10
▲ 文法性质类型与语言
● 一个文法G,若P中任一产生式形如 Aα ,有
A∈Vn, α∈(Vn∪Vt)+(或α∈(Vn∪Vt)*),则G为(扩充)上下文无关文 法。(2型)
● 一个文法G，若P中任一产生式形如 AαB或
▲ 文法性质类型与语言
● 1型文法G的另种等价定义:若P中任一产生式形如
αβ
有α∈(Vn∪Vt)+,β∈(Vn∪Vt)*, 且|α|≤|β|,仅Sε例外,但 此时S不得出现在任何产生式右部。则G为上下文有关文法。
S是文法开始符号∈Vn ----特殊非终结符号，它必须至少在某个产生
式左端出现一次。它代表所定义语言中我们最终感兴趣语法范畴。
P是产生式(规则式)集合(有限集)----定义语法范畴的一种书写规则。
形式：xAyxαy
A ∈Vn, x,y,α∈(Vt∪Vn)* 某即关于A的一条产
生规则。
2020年8月17日星期一
即是定义符号串（程序）集合（语言）的工具。它 必须具备如下特点：
①准确又易于理解；
②由它定义形成的语言有利于句子分析和 翻译；
③通过它能自动产生有效的语法分析程序。
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 6
▲ 文法与语言
● (形式)语言：若Lㄈ∑*则称L是∑上的一个形式
语言。其中,∑是基本符号集(有限集)，
∑*是∑上基本符号串集(一般为无限集)，
● 例子：
①C语言是基本符号字母表上符号串集的子集合，每个C程序都是基本 符号字母表上的符号串，是C语言中的一个元素。
②假定∑={a,b,c}则L1={a,b,c},L2={a,aa,ab},L3={c,cc}可表示字 母表∑上的三个不同的形式语言。这里描述语言的方法是用枚举法。
Aα 有 A,B∈Vn , α∈Vt+ ，则G为正规文法。 (3型)
● 一个文法G，若P中任一产生式形如
αAβαγβ
有γ∈(Vn∪Vt)+,α,β∈(Vn∪Vt)*,仅Sε例外,但此时S不得出现
在任何产生式右部。则G为上下文有关文法。
(1型)ห้องสมุดไป่ตู้
● 一个文法G，若P中任一产生式形如 αB
有202α0年8,月β17∈日星(V期n一∪Vt)* 且α编至译原少理含主一讲非：周终有结顺符,则G为短版权语所文有法勿。复制(传0播型)11
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 8
▲ 文法与语言
● 例子：定义一个语法范畴，有时需要好几个产生式，有
时还需要含有递归的产生式。如定义一个算术表达式的产生式如下：
G: Ei EE+E EE*E E(E)
EVt = {i语,+言,*元,(素,)i}+iㄈ的∑推导过, 程Vn = {E}
E+E S = E =>S E=+EE =∈> EV+ni => i+i i i P语=法{单左位边：列i出(1)的,i产(1)生, 规E(1则),序E(2列),}E+E,E
中:
Vt是终结符集合(有限集)----单词符号集合即组成语言的不可再分的
基本符号。元素一般用小写英文字母表示。如常量、基本字等。
Vn是非终结符集合(有限集)----用来表示语法范畴的语法变量。往往
由它可以生成多个单词符号和其它非终结符等序列。元素一般用大写英文
字母表示。如表达式、语句、分程序、过程等。Vn∩Vt=φ
● 回忆：程序语言的词法规则是可用表来 描述的，而在词法分析器的讨论和自动产生中， 词法是用正规式来描述定义的。
● 现在：程序语言的语法规则的定义和描 述用什么呢？ ------文法！
2020年8月17日星期一
编译原理主讲：周有顺
版权所有 勿复制传播 5
▲ 文法与语言
● 文法是描述语言语法结构的一组形式规则。