编译原理数据结构、操作系统、数据库系统、算法的分析与设计PPT课件
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编译原理ppt课件
源程序
编译 程序
目标 程序
19 PPT课件整理
20 PPT课件整理
❖ 编译程序又可根据用途和侧重点的不同， 进一步分类为：
①诊断编译程序(Diagnostic Compiler)
专门用于帮助程序开发和调试的编译程序 ②优化编译程序(Optimizing Compiler)
着重于提高目标代码效率的编译程序 ③交叉编译程序(Cross Compiler)
❖ 该课程涉及多门课程的内容综合运用，涉及面广，
内容庞杂，学习艰难
程序设计语言、计算机体系结构、语言理论及算法等 数据结构、离散数学
❖ 该课程涉及的原理、方法和技术具有十分普遍的意 义
每一个计算机科学与技术工作者的职业生涯中反复用到， “享用一辈子”
这儿接受的训练很难在其他地方获得，如：抽象与形式 化方法、局部与全局优化方法、构造技术、证明方法等
能够产生不同于其宿主机机器代码的编译程序 ④可变目标编译程序(Retargetable complier)
无须重写与机器无关部分就能改变目标机的 编译程序
21 PPT课件整理
二、与编译程序相关的程序
本讲义只介绍编译程序（器）构造的基本原
理、方法与技术，但在一个完整的语言开发
（或称程序设计）环境中，除了编译器这一
2. 理论联系实际——亲自动手，构造一个 演示性编译程序，至少要完成扫描器和 语法分析器，以及语法制导翻译产生中 间代码（课程设 特别要下功夫认真学习如何从实际问题 进行抽象并形式化，最终建立实际问题 的模型（上升为理性认识），并借助模 型进一步设计实现，这将对你能力的提 高大有益处
主要工具外，还需要其他一些工具，如编辑
器、连接器、装入程序等。现代计算机系统
编译原理第一章课件计算机编译原理
编译原理第一章课件计算机 编译原理
• 编译原理概述 • 语言基础知识 • 编译技术与方法 • 编译器构造实践 • 编译器的优化与改进 • 计算机编译原理的应用领域
01
编译原理概述
编译器的定义与作用
编译器定义
编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工 具。
编译器作用
将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器代码，实现 程序的运行。
语义分析技术
01
语义规则定义
定义程序语言的语义规则，包括类型检查、控制流分析、 数据流分析等。
02 03
语义分析算法
根据定义的语义规则，采用相应的语义分析算法对语法分 析得到的语法树进行语义分析，如类型检查算法、控制流 分析算法等。
语义错误处理
在语义分析过程中，对于不符合语义规则的输入，需要进 行错误处理，如报告语义错误信息或进行错误恢复。同时 ，还需要考虑如何处理程序中的异常情况，如异常捕获、 异常处理等。
执行效率。
THANKS
感谢观看
03
编译技术与方法
词法分析技术
词汇识别
将输入的字符流按照某种规则划 分成一个个的单词或符号，即词 法单元。
词法单元分类
将识别出的词法单元按照其性质 和作用进行分类，如关键字、标 识符、运算符、分隔符等。
错误处理
在词法分析过程中，对于不符合 词法规则的输入，需要进行错误 处理，如报告错误信息或进行错 误恢复。
死代码删除
识别和删除永远不会被执行的代码段，以减 小程序体积和提高执行效率。
编译器性能评估
编译速度
衡量编译器将源代码转换为目标代码所需的时间。
代码质量
评估编译器生成的目标代码在运行时所占用的内存和执行效率。
• 编译原理概述 • 语言基础知识 • 编译技术与方法 • 编译器构造实践 • 编译器的优化与改进 • 计算机编译原理的应用领域
01
编译原理概述
编译器的定义与作用
编译器定义
编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的软件工 具。
编译器作用
将人类可读的源代码转换为计算机可执行的机器代码，实现 程序的运行。
语义分析技术
01
语义规则定义
定义程序语言的语义规则，包括类型检查、控制流分析、 数据流分析等。
02 03
语义分析算法
根据定义的语义规则，采用相应的语义分析算法对语法分 析得到的语法树进行语义分析，如类型检查算法、控制流 分析算法等。
语义错误处理
在语义分析过程中，对于不符合语义规则的输入，需要进 行错误处理，如报告语义错误信息或进行错误恢复。同时 ，还需要考虑如何处理程序中的异常情况，如异常捕获、 异常处理等。
执行效率。
THANKS
感谢观看
03
编译技术与方法
词法分析技术
词汇识别
将输入的字符流按照某种规则划 分成一个个的单词或符号，即词 法单元。
词法单元分类
将识别出的词法单元按照其性质 和作用进行分类，如关键字、标 识符、运算符、分隔符等。
错误处理
在词法分析过程中，对于不符合 词法规则的输入，需要进行错误 处理，如报告错误信息或进行错 误恢复。
死代码删除
识别和删除永远不会被执行的代码段，以减 小程序体积和提高执行效率。
编译器性能评估
编译速度
衡量编译器将源代码转换为目标代码所需的时间。
代码质量
评估编译器生成的目标代码在运行时所占用的内存和执行效率。
编译原理ppt
1.1 什么是编译程序(COMPILER)
高级语言
书写的程序
术语
编译程序
低级语言程序
编译程序的源语言 (源程序)
编译程序的目标语 言(目标程序) 编译程序的实现语 言
S I
O
S I
T
1.1 什么是编译程序(COMPILER)
三、编译系统
按编译方式在计算机上执行高级语言编写的程序需 经过两个阶段： 1、编译阶段 2、运行阶段
参考书
第一章 编译概述
编译程序是计算机系统中重要的 系统软件,是高级语言的支撑基础。编 译原理这门课程主要介绍设计和构造 编译程序的基本原理和常用的技术和 方法。 本章重点介绍编译程序的基本概念。
2018/11/9
编译原理
7
第一章 编译概述
1.1 1.2 1.3 1.4 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
二、学习成果
理解和掌握编译过程各个阶段的工作原理 理解标准编译器各个组成部分的任务 熟悉编译过程各阶段所要解决的问题及其采用的方法和技术 应用一些标准的技术解决编译器构造过程中所产生的相关问 题
三、学时分配 授课学时36学时，实验12学时 实验一：词法分析器 实验二：语法分析器
五、学习方法
例：外文翻译和编译工作的比较
翻译外文
1.2
编译过程和编译程序的结构
编译源程序
阅读原文
分析 识别单词 分析句子 修辞加工 综合 写出译文
输入并扫描源程序
词法分析 语法分析 代码优化 目标代码生成
源程序
词法分析程序 单词符号 表 格 管 理 语法分析程序 语法单位 语义分析程序与中间代码生成程序 中间代码 出 错 处 理
编译原理PPT课件
《编译原理》课程信息
教学目的与要求：
编译程序是现代计算机系统的基本组成部
分之一。本课程重点讲述编译程序的设计
原理和常用实现技术。通过课程的学习和
实验的完成，应该清楚的理解一个编译程
序是如何工作的；如果在以后遇到了任何
一个程序设计语言，应该知道如何实现这
个语言的多数机制；应具有一定的使用编
译构造工具开发编译程序的经验；会将所
参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3 版），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
等等
2021/3/7
CHENLI
2
教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系。
教学内容
5 语法分析程序的构造
自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
2021/3/7
CHENLI
3
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言
是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
教学目的与要求：
编译程序是现代计算机系统的基本组成部
分之一。本课程重点讲述编译程序的设计
原理和常用实现技术。通过课程的学习和
实验的完成，应该清楚的理解一个编译程
序是如何工作的；如果在以后遇到了任何
一个程序设计语言，应该知道如何实现这
个语言的多数机制；应具有一定的使用编
译构造工具开发编译程序的经验；会将所
参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3 版），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
等等
2021/3/7
CHENLI
2
教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系。
教学内容
5 语法分析程序的构造
自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
2021/3/7
CHENLI
3
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言
是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
(2024年)《数据结构》全套课件
30
树形数据结构的查找算法
二叉排序树的查找
从根节点开始，若查找值小于当前节点 值，则在左子树中查找；若大于当前节 点值，则在右子树中查找。
VS
平衡二叉树的查找
在保持二叉排序树特性的基础上，通过旋 转操作使树保持平衡，提高查找效率。
2024/3/26
31
散列表的查找算法
散列函数的设计
将关键字映射为散列表中位置的函数。
过指针来表示。
链式存储的特点
逻辑上相邻的元素在物理位置上 不一定相邻；每个元素都包含数
据域和指针域。
链式存储的优缺点
优点是插入和删除操作不需要移 动元素，只需修改指针；缺点是
存储密度小、空间利用率低。
2024/3/26
11
线性表的基本操作与实现
插入元素
在线性表的指定位 置插入一个元素。
查找元素
在线性表中查找指 定元素并返回其位 置。
自然语言处理的应用
在自然语言处理中，需要处理大量的文本数据，数据结构中的字符 串、链表、树等可以很好地支持文本的处理和分析。
41
数据结构在计算机网络中的应用
2024/3/26
路由算法的实现
计算机网络中的路由算法需要大量的数据结构支持，如最短路径 树、距离向量等。
网络流量的控制
在计算机网络中，需要对网络流量进行控制和管理，数据结构中的 队列、缓冲区等可以很好地支持流量的控制。
37
06
数据结构的应用与拓展
2024/3/26
38
数据结构在算法设计中的应用
01
作为算法设计的基 础
数据结构为算法提供了基本操作 和存储方式，是算法实现的重要 基础。
02
提高算法效率
《编译原理》教学课件
过程
4. 使学生在系统级上认识算法和系统的设计，培养系统 能力
2021/8/3
7
主要内容
1. 引论 2. 高级语言及其文法 3. 词法分析 4. 自顶向下的语法分析 5. 自底向上的语法分析 6. 语法制导翻译与属性文法 7. 语义分析与中间代码生成 8. 符号表管理 9. 运行时的存储组织 10. 代码优化 11. 代码生成
22
1、词法分析
• 词法分析由词法分析器(Lexical Analyzer)完 成，词法分析器又称为扫描器(Scanner)
• 词法分析器从左到右扫描组成源程序的字符 串，并将其转换成单词(记号—token)串；同 时要：查词法错误，进行标识符登记——符 号表管理
• 输入：字符串
• 输出：(种别码，属性值)——序对 – 属性值——token的机内表示
2021/8/3
6
课程目的和基本要求
• 知识
– 掌握编译程序的总体结构、编译程序各个组成部分的 任务、编译过程各个阶段的工作原理 、编译过程各 个阶段所要解决的问题及其采用的方法和技术
• 能力
1. 掌握程序变换基本概念、问题描述和处理方法 2. 增强理论结合实际能力 3. 修养“问题、形式化描述、计算机化” 的问题求解
2021/8/3
2
使用说明
• 编译原理课程是计算机专业教育很重要的专业技 术基础课，更多地体现在其所含的学生终生受用 的计算机问题求解的典型思想和方法，所含的知 识是载体，利用好这个载体，还靠大家努力
• 课程教学是与教师和学生紧密相关的，甚至可以 说大纲、教材只是一个框架和素材，课堂教学这 部剧如何展开，还依赖于集导演和演员于一身的 教师，讲课PPT的制作是必不可少的“排练工作” 之一
4. 使学生在系统级上认识算法和系统的设计，培养系统 能力
2021/8/3
7
主要内容
1. 引论 2. 高级语言及其文法 3. 词法分析 4. 自顶向下的语法分析 5. 自底向上的语法分析 6. 语法制导翻译与属性文法 7. 语义分析与中间代码生成 8. 符号表管理 9. 运行时的存储组织 10. 代码优化 11. 代码生成
22
1、词法分析
• 词法分析由词法分析器(Lexical Analyzer)完 成，词法分析器又称为扫描器(Scanner)
• 词法分析器从左到右扫描组成源程序的字符 串，并将其转换成单词(记号—token)串；同 时要：查词法错误，进行标识符登记——符 号表管理
• 输入：字符串
• 输出：(种别码，属性值)——序对 – 属性值——token的机内表示
2021/8/3
6
课程目的和基本要求
• 知识
– 掌握编译程序的总体结构、编译程序各个组成部分的 任务、编译过程各个阶段的工作原理 、编译过程各 个阶段所要解决的问题及其采用的方法和技术
• 能力
1. 掌握程序变换基本概念、问题描述和处理方法 2. 增强理论结合实际能力 3. 修养“问题、形式化描述、计算机化” 的问题求解
2021/8/3
2
使用说明
• 编译原理课程是计算机专业教育很重要的专业技 术基础课，更多地体现在其所含的学生终生受用 的计算机问题求解的典型思想和方法，所含的知 识是载体，利用好这个载体，还靠大家努力
• 课程教学是与教师和学生紧密相关的，甚至可以 说大纲、教材只是一个框架和素材，课堂教学这 部剧如何展开，还依赖于集导演和演员于一身的 教师，讲课PPT的制作是必不可少的“排练工作” 之一
《编译原理》课件
代码生成
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
《数据结构与算法 》课件
自然语言处理
自然语言处理中，数据结构用于表示句子、单词之间的关系，如依 存句法树。
计算机视觉
计算机视觉中的图像处理和识别使用数据结构来存储和操作图像信 息，如链表和二叉树。
算法在计算机科学中的应用
加密算法
加密算法用于保护数据的机密性和完整性，如 RSA算法用于公钥加密。
排序算法
排序算法用于对数据进行排序，如快速排序和归 并排序广泛应用于数据库和搜索引擎中。
归并排序
将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。
查找算法
线性查找：从数据结构的一端开始逐 个检查每个元素，直到找到所查找的 元素或检查完所有元素为止。
二分查找：在有序数据结构中查找某 一特定元素，从中间开始比较，如果 中间元素正好是要查找的元素，则搜 索过程结束；如果某一特定元素大于 或者小于中间元素，则在数组大于或 小于中间元素的那一半中查找，而且 跟开始一样从中间元素开始比较。如 果在某一步骤数组为空，则代表找不 到。这种搜索算法每一次比较都使搜 索范围缩小一半。
04
常见算法实现
排序算法
冒泡排序
通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复 地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
快速排序
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小，然后再按 此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
数据结构在计算机科学中的应用
1 2
数据库系统
数据结构是数据库系统的基础，用于存储、检索 和管理大量数据。例如，B树和哈希表在数据库 索引中广泛应用。
自然语言处理中，数据结构用于表示句子、单词之间的关系，如依 存句法树。
计算机视觉
计算机视觉中的图像处理和识别使用数据结构来存储和操作图像信 息，如链表和二叉树。
算法在计算机科学中的应用
加密算法
加密算法用于保护数据的机密性和完整性，如 RSA算法用于公钥加密。
排序算法
排序算法用于对数据进行排序，如快速排序和归 并排序广泛应用于数据库和搜索引擎中。
归并排序
将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。
查找算法
线性查找：从数据结构的一端开始逐 个检查每个元素，直到找到所查找的 元素或检查完所有元素为止。
二分查找：在有序数据结构中查找某 一特定元素，从中间开始比较，如果 中间元素正好是要查找的元素，则搜 索过程结束；如果某一特定元素大于 或者小于中间元素，则在数组大于或 小于中间元素的那一半中查找，而且 跟开始一样从中间元素开始比较。如 果在某一步骤数组为空，则代表找不 到。这种搜索算法每一次比较都使搜 索范围缩小一半。
04
常见算法实现
排序算法
冒泡排序
通过重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复 地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。
快速排序
通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据要小，然后再按 此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
数据结构在计算机科学中的应用
1 2
数据库系统
数据结构是数据库系统的基础，用于存储、检索 和管理大量数据。例如，B树和哈希表在数据库 索引中广泛应用。
编译原理PPT课件
字符串 表示的 字符
词 法 单词符号 分
语 法 分
源程序
析 取下一个 析 器 单词符号 器
0
l
d /
:
;
其它
l|d
01
非d
2
非l
d
03
非d
4
5 6
7
8
9
10
11
非和
非
12
13
14
非
15
16
17
2.语法分析
2.1 任务： –在词法分析的基础上，根据语言的语法规则， 逐一分析词法分析时得到的属性字，检查语法 错误，若没有错误，则给出正确的语法结构 （如短语、子句、句子、程序段、程序等）。
• 提取公共左因子:
假定关于A的规则是 A→ 1 | 2 | …| n | 1 | 2 | … | m (其中，每个 不以开头)
那么，可以把这些规则改写成
A→A | 1 | 2 | … | m A→ 1 | 2 | … | n
• 经过反复提取左因子，就能够把每个非终 结符(包括新引进者)的所有候选首符集变成 为两两不相交。
编译原理
• 概论 • 词法分析 • 语法分析 • 语义分析 • 中间代码生成 • 优化 • 目标代码生成
一. 概论
1.1 翻译程序
源程序
翻译程序
目标程序
汇编程序：源语言为汇编语言，目标语言为
翻
机器语言
译 编译程序：源语言为高级语言，目标语言为
程
某台计算机上的汇编语言或机器 语言
序 解释程序：能够按源程序的动态顺序逐句进
行分析解释，根据语句功能翻译
成与该语句相应的机器指令序
列，并立即执行，直至结束。
《编译原理课件》PPT课件
它是源程序的一种内部表示形式。 设计中间代码的原则：一是容易生成，二是
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
编译原理、数据结构、操作系统、数据库系统、算法的分析与设计、63页PPT
编译原理、数据结构、操作系统、数 据库系统、算法的分析与设计、
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
编译原理、数据结构、操作系统、数据库系统、算法的分析与设计、
1
关于命题逻辑的两个有趣例子
例1：在举重比赛中，有两名副裁判，一名 在举重比赛中，有两名副裁判， 主裁判。当两名以上裁判（ 主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮， 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮，才 裁决合格。试用与非门设计该电路。 裁决合格。试用与非门设计该电路。 解：设主裁判为变元A，副裁判分别为变元B 设主裁判为变元A 副裁判分别为变元B 和变元C 按电钮为1 不按为0 和变元C；按电钮为1，不按为0。表示合格 与否的灯为Y 合格为1 否则为0 与否的灯为Y，合格为1，否则为0。 （1）根据逻辑要求列出真值表。 根据逻辑要求列出真值表。
34
同自然用语关系： 同自然用语关系：蕴涵词→与自然用语 “如果…那么…”有一致的一面，可表示因 果关系。然而P、Q是无关的命题时,逻辑上 允许讨论P→Q。并且P = F则P→Q = T, 这 在自然用语中是不大使用的。
24
例3
P：教室里有10名女同学． Q：教室里有15名男同学． 不难看出，命题P^Q : “教室里有10名女同 学与15名男同学”
25
例4
A：今天下雨了． B：教室里有100张桌子。 可知A^B就是命题“今天下雨了并且教室 里有100张桌子”．
26
同日常自然用语关系
日常自然用语里的联结词“和”、“与”、 “并且”，一般是表示两种同类有关事物的并 列关系．而在逻辑语言中仅考虑命题与命题之 间的形式关系并不顾及日常自然用语中是否有 并不顾及日常自然用语中是否有 此说法．这样，“^”同“与”、“并且”又不 此说法 能等同视之． 逻辑联结词是自然用语中联结词的抽象，两者 两者 并不等同。合取词有“与”、“并且”的含义， 并不等同 有时也有“但是”的含义。
关于命题逻辑的两个有趣例子
例1：在举重比赛中，有两名副裁判，一名 在举重比赛中，有两名副裁判， 主裁判。当两名以上裁判（ 主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮， 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮，才 裁决合格。试用与非门设计该电路。 裁决合格。试用与非门设计该电路。 解：设主裁判为变元A，副裁判分别为变元B 设主裁判为变元A 副裁判分别为变元B 和变元C 按电钮为1 不按为0 和变元C；按电钮为1，不按为0。表示合格 与否的灯为Y 合格为1 否则为0 与否的灯为Y，合格为1，否则为0。 （1）根据逻辑要求列出真值表。 根据逻辑要求列出真值表。
34
同自然用语关系： 同自然用语关系：蕴涵词→与自然用语 “如果…那么…”有一致的一面，可表示因 果关系。然而P、Q是无关的命题时,逻辑上 允许讨论P→Q。并且P = F则P→Q = T, 这 在自然用语中是不大使用的。
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例3
P：教室里有10名女同学． Q：教室里有15名男同学． 不难看出，命题P^Q : “教室里有10名女同 学与15名男同学”
25
例4
A：今天下雨了． B：教室里有100张桌子。 可知A^B就是命题“今天下雨了并且教室 里有100张桌子”．
26
同日常自然用语关系
日常自然用语里的联结词“和”、“与”、 “并且”，一般是表示两种同类有关事物的并 列关系．而在逻辑语言中仅考虑命题与命题之 间的形式关系并不顾及日常自然用语中是否有 并不顾及日常自然用语中是否有 此说法．这样，“^”同“与”、“并且”又不 此说法 能等同视之． 逻辑联结词是自然用语中联结词的抽象，两者 两者 并不等同。合取词有“与”、“并且”的含义， 并不等同 有时也有“但是”的含义。
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编译原理、数据结构、操作系统、数 据库系统、算法的分析与设计、
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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用异或门实现
A
=1
Y
B
2020年9月28日
8
（2）若A=0, B=0时Y=1，则相应真值表设计如下
AB
Y
00
1
01
0
10
0
11
1
相应逻辑表达式为
2020年9月28日
Y ( A B ) (A B )
9
用同或门实现
A
=1
Y
B
2020年9月28日
10
第1章 命题逻辑的基本概念
内容：命题逻辑研究的是命题的推理演 算．这一章介绍命题逻辑的基本概念，包括 引入命题联结词，讨论合式公式、重言式以 及自然语句的形式化等内容．
2020年9月28日
1
关于命题逻辑的两个有趣例子
例1：在举重比赛中，有两名副裁判，一名 主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮，才 裁决合格。试用与非门设计该电路。
解：设主裁判为变元A，副裁判分别为变元B 和变元C；按电钮为1，不按为0。表示合格 与否的灯为Y，合格为1，否则为0。
命题逻辑与谓词逻辑区别：命题逻辑中将简单命 题作为一个不可分的整体来看待．在谓词逻辑里， 才对命题中的主谓结构进行深入分析．
2020年9月28日
15
复合命题定义：把一个或几个简单命题用 联结词(如与、或、非)联结所构成的新的 命题称为复合命题．
复合命题真值判断：复合命题自然也是陈 述句，其真值依赖于构成该复合命题的各 简单命题的真值以及联结词，如“张三学 英语和李四学日语”就是一个复合命题，
否定词的运算规则真值表：
2020年9月28日
19
P P TF
FT
真值表描述了命题 之间的真值关系， 很直观。
2020年9月28日
6
本题的解题关键在于：不管开关和灯处 于什么状态，灯的状态改变当且仅当只 有一个开关的状态发生改变。因此，本 题有多解。
（1）若A=0, B=0时Y=0，则相应真值表设计如下
AB
Y
00
0
01
1
10
1
2020年9月28日
11
0
7
相应逻辑表达式为
Y ( A B ) (A B )
2020年9月28日
14
简单命题和复合命题
简单命题定义：简单命题又称原子命题，它是不 包含任何的与、或、非一类联结词的命题．如 1．1．1中例子．这样的命题不可再分割，如再 分割就不是命题了．而像命题“雪是白的而且l+l ＝2”，就不是简单命题，它可以分割为“雪是白 的”以及“1十1＝2”两个简单命题，联结词是 “而且”．
2020年9月28日
13
命题变项
命题变项定义：约定用大写字母表示命题， 如以P表示“雪是白的”，Q表示“北京是中国 的首都”等．当P表示任一命题时，P就称为命题 变项(变元)．
命题与命题变项区别：命题与命题变项含义 是不同的，命题指具体的陈述句，是有确定的真 值，而命题变项的真值不定，只当将某个具体命 题代入命题变项时，命题变项化为命题，方可确 定其真值，命题与命题变项像数学中常量与变量 的关系一样．在不混淆的情况下，逻辑演算中不 再区分它们了。
2020年9月28日
17
命题联结词及真值表
联结词可将命题联结起来构成复杂的命题， 从而使命题逻辑的内容变得丰富起来。
值得注意的是逻辑联结词与日常自然用语 中的有关联结词的共同点和不同点．
2020年9月28日
18
常用的逻辑联结词
1. 否定词
称谓、读法、记号：否定词“ ”是个 一元联结词，亦称否定符号，读作非。 一个命题P加上否定词就形成了一个新的 命题，记作 P。
(1)“雪是白的”是命题，真值为真 (2)“雪是黑的”是命题．真值为假 (3)“好大的雪啊”不是陈述句，不是命题． (4)“一个偶数可表示成两个素数之和” ．是命题，
不知真值． (5)“1+101＝110”．是命题，这个句子所表达的内
容在十进制范围中真值为假，而在二进制范围中 真值为真．可见，这个命题的真值与所讨论问题 的范围(论域)有关．
2020年9月28日
11
命题逻辑的基本概念
命题定义：命题是一个非真即假(不可兼)的陈 述句．有两层意思，首先命题是一个陈述句， 其次真假不可兼．
命题的取值称为真值 ． 通常用T表示真值为真，用F表示真值为假．因
为只有两种取值，所以这样的命题逻辑称为二 值逻辑．
2020年9月28日
12
举例说明
5
例2：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电 路来控制楼梯上的路灯。使之在上楼前，Байду номын сангаас楼 下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电 灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下 楼后，用楼下开关关灭电灯。
解：
设楼上开关为变元A，楼下开关为变元B，灯 泡为变元Y。并设A、B向上时为1，向下时为0 ；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。
由简单命题“张三学英语” “李四学日
语”经联结词“和”联结而成，这两个简
单命题真值均为真时，该复合命题方为
真．
2020年9月28日
16
数理逻辑关心什么？不关心内容：这些具 体的陈述句的真值究竟为什么是真还是假。 关心形式：关心的仅是命题可以被赋予真 或假这样的可能性，以及规定了真值后怎 样与其他命题发生联系．
前言
离散数学是计算机科学(编译原理、数据结构、操 作系统、数据库系统、算法的分析与设计、计算 机网络等 )、数学、数字电路、人工智能等多学 科的共同语言和基础。本学期将讲授数理逻辑与图论个部分。
其中数理逻辑讲授命题逻辑、谓词逻辑两部分， 分别由Boole于1847年和Frege于1879年建立。命 题逻辑把简单命题作为基本单元进行推理演算； 而谓词逻辑对简单命题进一步剖析，并考虑到变 量数量的一般与个别。
（1）根据逻辑要求列出真值表。
2020年9月28日
2
真 值表
ABC Y ABC Y
000 0 100 0
001 0 101 1
010 0 110 1
011 0 111 1
2020年9月28日
3
（2）由真值表写出表达式：
Y ( A B C ) ( A B C ) ( A B C )
（3）化简：
Y(A B ) (A C ) ( (A B ) (A C ))
这个小例子涉及到简单命题、复合命题、逻辑联结词 的定义、运算优先权、联结词的完备集(例如“与非联 结词”构成一个完备集)等等。我们都将介绍到。
2020年9月28日
4
（4）画出逻辑电路图：
A
&
B
&
Y
A &
C
2020年9月28日
A
=1
Y
B
2020年9月28日
8
（2）若A=0, B=0时Y=1，则相应真值表设计如下
AB
Y
00
1
01
0
10
0
11
1
相应逻辑表达式为
2020年9月28日
Y ( A B ) (A B )
9
用同或门实现
A
=1
Y
B
2020年9月28日
10
第1章 命题逻辑的基本概念
内容：命题逻辑研究的是命题的推理演 算．这一章介绍命题逻辑的基本概念，包括 引入命题联结词，讨论合式公式、重言式以 及自然语句的形式化等内容．
2020年9月28日
1
关于命题逻辑的两个有趣例子
例1：在举重比赛中，有两名副裁判，一名 主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判 在内）认为运动员举杠铃合格，按电钮，才 裁决合格。试用与非门设计该电路。
解：设主裁判为变元A，副裁判分别为变元B 和变元C；按电钮为1，不按为0。表示合格 与否的灯为Y，合格为1，否则为0。
命题逻辑与谓词逻辑区别：命题逻辑中将简单命 题作为一个不可分的整体来看待．在谓词逻辑里， 才对命题中的主谓结构进行深入分析．
2020年9月28日
15
复合命题定义：把一个或几个简单命题用 联结词(如与、或、非)联结所构成的新的 命题称为复合命题．
复合命题真值判断：复合命题自然也是陈 述句，其真值依赖于构成该复合命题的各 简单命题的真值以及联结词，如“张三学 英语和李四学日语”就是一个复合命题，
否定词的运算规则真值表：
2020年9月28日
19
P P TF
FT
真值表描述了命题 之间的真值关系， 很直观。
2020年9月28日
6
本题的解题关键在于：不管开关和灯处 于什么状态，灯的状态改变当且仅当只 有一个开关的状态发生改变。因此，本 题有多解。
（1）若A=0, B=0时Y=0，则相应真值表设计如下
AB
Y
00
0
01
1
10
1
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0
7
相应逻辑表达式为
Y ( A B ) (A B )
2020年9月28日
14
简单命题和复合命题
简单命题定义：简单命题又称原子命题，它是不 包含任何的与、或、非一类联结词的命题．如 1．1．1中例子．这样的命题不可再分割，如再 分割就不是命题了．而像命题“雪是白的而且l+l ＝2”，就不是简单命题，它可以分割为“雪是白 的”以及“1十1＝2”两个简单命题，联结词是 “而且”．
2020年9月28日
13
命题变项
命题变项定义：约定用大写字母表示命题， 如以P表示“雪是白的”，Q表示“北京是中国 的首都”等．当P表示任一命题时，P就称为命题 变项(变元)．
命题与命题变项区别：命题与命题变项含义 是不同的，命题指具体的陈述句，是有确定的真 值，而命题变项的真值不定，只当将某个具体命 题代入命题变项时，命题变项化为命题，方可确 定其真值，命题与命题变项像数学中常量与变量 的关系一样．在不混淆的情况下，逻辑演算中不 再区分它们了。
2020年9月28日
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命题联结词及真值表
联结词可将命题联结起来构成复杂的命题， 从而使命题逻辑的内容变得丰富起来。
值得注意的是逻辑联结词与日常自然用语 中的有关联结词的共同点和不同点．
2020年9月28日
18
常用的逻辑联结词
1. 否定词
称谓、读法、记号：否定词“ ”是个 一元联结词，亦称否定符号，读作非。 一个命题P加上否定词就形成了一个新的 命题，记作 P。
(1)“雪是白的”是命题，真值为真 (2)“雪是黑的”是命题．真值为假 (3)“好大的雪啊”不是陈述句，不是命题． (4)“一个偶数可表示成两个素数之和” ．是命题，
不知真值． (5)“1+101＝110”．是命题，这个句子所表达的内
容在十进制范围中真值为假，而在二进制范围中 真值为真．可见，这个命题的真值与所讨论问题 的范围(论域)有关．
2020年9月28日
11
命题逻辑的基本概念
命题定义：命题是一个非真即假(不可兼)的陈 述句．有两层意思，首先命题是一个陈述句， 其次真假不可兼．
命题的取值称为真值 ． 通常用T表示真值为真，用F表示真值为假．因
为只有两种取值，所以这样的命题逻辑称为二 值逻辑．
2020年9月28日
12
举例说明
5
例2：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电 路来控制楼梯上的路灯。使之在上楼前，Байду номын сангаас楼 下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电 灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下 楼后，用楼下开关关灭电灯。
解：
设楼上开关为变元A，楼下开关为变元B，灯 泡为变元Y。并设A、B向上时为1，向下时为0 ；灯亮时Y为1，灯灭时Y为0。
由简单命题“张三学英语” “李四学日
语”经联结词“和”联结而成，这两个简
单命题真值均为真时，该复合命题方为
真．
2020年9月28日
16
数理逻辑关心什么？不关心内容：这些具 体的陈述句的真值究竟为什么是真还是假。 关心形式：关心的仅是命题可以被赋予真 或假这样的可能性，以及规定了真值后怎 样与其他命题发生联系．
前言
离散数学是计算机科学(编译原理、数据结构、操 作系统、数据库系统、算法的分析与设计、计算 机网络等 )、数学、数字电路、人工智能等多学 科的共同语言和基础。本学期将讲授数理逻辑与图论个部分。
其中数理逻辑讲授命题逻辑、谓词逻辑两部分， 分别由Boole于1847年和Frege于1879年建立。命 题逻辑把简单命题作为基本单元进行推理演算； 而谓词逻辑对简单命题进一步剖析，并考虑到变 量数量的一般与个别。
（1）根据逻辑要求列出真值表。
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真 值表
ABC Y ABC Y
000 0 100 0
001 0 101 1
010 0 110 1
011 0 111 1
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（2）由真值表写出表达式：
Y ( A B C ) ( A B C ) ( A B C )
（3）化简：
Y(A B ) (A C ) ( (A B ) (A C ))
这个小例子涉及到简单命题、复合命题、逻辑联结词 的定义、运算优先权、联结词的完备集(例如“与非联 结词”构成一个完备集)等等。我们都将介绍到。
2020年9月28日
4
（4）画出逻辑电路图：
A
&
B
&
Y
A &
C
2020年9月28日