编译原理第3章 语法分析
北航编译原理课件 03.词法分析
3. 词法分析程序算法
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17
1.单词及内部表示 单词及内部表示: 单词及内部表示
单词名称
BEGIN END FOR DO IF THEN ELSE 标识符 常数(整 常数 整) : + * , ( ) :=
保留字和分界符采用一符一类
记忆符
BEGINSY ENDSY FORSY DOSY IFSY THENSY ELSESY IDSY INTSY COLONSY PLUSSY STARSY COMSY LPARSY RPARSY ASSIGNSY
字母、数字
标识符 无符号整数
单字符分界符
S S S
字母
标 数字
非字母数字
出口
数字
数
非数字
出口
+ * ， 单界 （ ） ：
其他字符 非=
出口
双字符分界符
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S
冒号
=
双界
其他字符
出口 15
查保留字表 读字符
字母、数字
S
字母
标 数字
非字母数字
标识符
非数字
数字
数
无符号整数 单字符分界符
如：b{ab} = {ba}b {a|b} = {{a} {b}} = (a*b*)*
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例：设 ∑ = { a,b },下面是定义在∑上的正则表达式和正则集合 正则表达式 ba* a(a|b)* (a|b)*(aa|bb)(a|b)* 正则集合
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‘*’ : ‘,’ : ‘(’ : ‘)’ : ‘:’ :
第3章 语法分析-编译原理及实践教程(第3版)-黄贤英-清华大学出版社
3.2.1 文法的定义
例1：有如下规则
<句子><主语><谓语> <主语><代词>|<名词> <代词>我 <名词>大学生 <谓语><动词><直接宾语> <动词>是 <直接宾语><代词>|<名词>
(表示由…组成)
• 归约:推导的逆过程。
• 直接归约：直接推导的逆过程
几个概念的形式定义
• 直接推导: 如果αβ是文法 G=（Vn,Vt,P,S）
的产生式，γ和δ是Ｖ*中的任意符号，若有符号 串v,w满足： v=γαδ,w=γβδ,则说v直接产生w，(w是v的 直接推导)记作：v=>w 例：S01, 0S0=>0010(直接推导γ＝０,δ＝０) • 如果存在v=>w0=>w1=>w2...=>Wn=w(n>0)，则 称v推导出w（长度为n），记作v+=>w(至少一步) • 若有ｖ=>w或v=w，则记作v*=>w(0步或若干步)
一个非终结符号，β∈V*)
–上例中： G=（Vn,Vt,P,<句子>）
Vn=（<句子>，<主语>，<谓语>，<代词>，<动词>，
<名词>，<直接宾语>）
Vt= (我，是，大学生)
P=
<句子><主语><谓语>
<主语> <代词>|<名词>
编译原理答案(前三章)
编译原理答案(前三章)第 1 章引论第 1 题解释下列术语：答案：（1）编译程序：如果源语言为高级语言，目标语言为某台计算机上的汇编语言或机器语言，则此翻译程序称为编译程序。
（2）源程序：源语言编写的程序称为源程序。
（3）目标程序：目标语言书写的程序称为目标程序。
（4）编译程序的前端：它由这样一些阶段组成：这些阶段的工作主要依赖于源语言而与目标机无关。
通常前端包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成这些阶段，某些优化工作也可在前端做，也包括与前端每个阶段相关的出错处理工作和符号表管理等工作。
（5）后端：指那些依赖于目标机而一般不依赖源语言，只与中间代码有关的那些阶段，即目标代码生成，以及相关出错处理和符号表操作。
（6）遍：是对源程序或其等价的中间语言程序从头到尾扫视并完成规定任务的过程。
第 2 题一个典型的编译程序通常由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？并画出编译程序的总体结构图。
答案：一个典型的编译程序通常包含 8 个组成部分，它们是词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、中间代码优化程序、目标代码生成程序、表格管理程序和错误处理程序。
其各部分的主要功能简述如下。
词法分析程序：输人源程序，拼单词、检查单词和分析单词，输出单词的机内表达形式。
语法分析程序：检查源程序中存在的形式语法错误，输出错误处理信息。
语义分析程序：进行语义检查和分析语义信息，并把分析的结果保存到各类语义信息表中。
中间代码生成程序：按照语义规则，将语法分析程序分析出的语法单位转换成一定形式的中间语言代码，如三元式或四元式。
中间代码优化程序：为了产生高质量的目标代码，对中间代码进行等价变换处理。
目标代码生成程序：将优化后的中间代码程序转换成目标代码程序。
表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工作。
表格的作用是记录源程序的各类信息和编译各阶段的进展情况，编译的每个阶段所需信息多数都从表格中读取，产生的中间结果都记录在相应的表格中。
编译原理教程-课后习题答案第三章语法分析
由 A′→ABl 得 FIRST(′l′) FOLLOW(B) ， 即 FOLLOW(B)={l}；
由 A→aA′ 得 FOLLOW(A) FOLLOW(A′) ， 即 FOLLOW(A′)={#,d}；
第三章 语法分析
由 B→dB′ 得 FOLLOW(B) FOLLOW(B′) ， 即 FOLLOW(B′)={l}。
第三章 语法分析
求得：
FIRST(A)={a}
FIRST(A′)={a, ε }
FIRST(B)={d}
FIRST(B′)={b, ε }
对文法开始符号A，有FOLLOW(A)={#}。
由 A′→ABl 得 FIRST(B)\{ ε }FOLLOW(A) ， 即 FOLLOW(A)={#,d}；
第三章 语法分析
3.9 考虑文法G[S]: S→(T) | a+S | a T→T,S | S
消除文法的左递归及提取公共左因子，然后对每 个非终结符写出不带回溯的递归子程序。
【解答】 消除文法G[S]的左递归： S→(T) | a+S | a T→ST′ T′→,ST′| ε
第三章 语法分析 提取公共左因子：
短语和最左素短语。 【解答】 (1) 句型(S, (a))的语法树如图3-5所示。
第三章 语法分析
S (L ) L ,S S (L )
S a
图3-5 句型(S,(a))的语法树
第三章 语法分析
(2) 由图3-5可知： 短语：S、a、(a)、S,(a)、(S,(a))； 直接短语：a、S； 句柄：S； 素短语：素短语可由图3-5中相邻终结符之间的优 先关系求得，即：
由图3-3可直接得到正规文法G[S]如下： G[S]：S→aA|bB A→aS|bC|b B→bS|aC|a C→bA|aB|ε
编译原理第三版课后习题答案
编译原理第三版课后习题答案编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是如何将高级程序语言转换为机器语言的过程。
而《编译原理》第三版是目前被广泛采用的教材之一。
在学习过程中，课后习题是巩固知识、提高能力的重要环节。
本文将为读者提供《编译原理》第三版课后习题的答案，希望能够帮助读者更好地理解和掌握这门课程。
第一章：引论习题1.1：编译器和解释器有什么区别？答案：编译器将整个源程序转换为目标代码，然后一次性执行目标代码；而解释器则逐行解释源程序，并即时执行。
习题1.2：编译器的主要任务是什么？答案：编译器的主要任务是将高级程序语言转换为目标代码，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过程。
第二章：词法分析习题2.1：什么是词法分析？答案：词法分析是将源程序中的字符序列划分为有意义的词素（token）序列的过程。
习题2.2：请给出识别下列词素的正则表达式：（1）整数：[0-9]+（2）浮点数：[0-9]+\.[0-9]+（3）标识符：[a-zA-Z_][a-zA-Z_0-9]*第三章：语法分析习题3.1：什么是语法分析？答案：语法分析是将词法分析得到的词素序列转换为语法树的过程。
习题3.2：请给出下列文法的FIRST集和FOLLOW集：S -> aAbA -> cA | ε答案：FIRST(S) = {a}FIRST(A) = {c, ε}FOLLOW(S) = {$}FOLLOW(A) = {b}第四章：语义分析习题4.1：什么是语义分析？答案：语义分析是对源程序进行静态和动态语义检查的过程。
习题4.2：请给出下列文法的语义动作：S -> if E then S1 else S2答案：1. 计算E的值2. 如果E的值为真，则执行S1；否则执行S2。
第五章：中间代码生成习题5.1：什么是中间代码？答案：中间代码是一种介于源代码和目标代码之间的表示形式，它将源代码转换为一种更容易进行优化和转换的形式。
编译原理第三章语法分析
3.2 语言和文法
• 文法的优点
–文法给出了精确的，易于理解的语法说明 –自动产生高效的分析器
–可以给语言定义出层次结构
3.2 语言和文法
• 文法的优点
–文法给出了精确的，易于理解的语法说明 –自动产生高效的分析器
–可以给语言定义出层次结构
–以文法为基础的语言实现便于语言的修改
3.2 语言和文法
F id | (E)
3.2 语言和文法
E E+T|T TT* F|F F id | (E)
E T T T * F id F id
E E
T F
+
T F
T * F
id
*
F
id
id id * id * id 和 id + id * id 的分析树
id
3.2 语言和文法
3.2.5 消除二义性 stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt | other • 句型：if expr then if expr then stmt else stmt
3.2 语言和文法
3.2.5 消除二义性 stmt if expr then stmt | if expr then stmt else stmt | other • 句型：if expr then if expr then stmt else stmt • 两个最左推导： stmt if expr then stmt if expr then if expr then stmt else stmt stmt if expr then stmt else stmt if expr then if expr then stmt else stmt
916073-编译原理原理与技术-第3章 语法分析
id
id
E E+E E E +E id E + E id id + E id id + id E
E +E
E
*
E id
id
id
3.2 语言和文法
• 文法的优点
–文法为语言给出了精确的、易于理解的语法规范 –自动产生高效的分析器 –可以给语言定义出层次结构 –以文法为基础的语言的实现便于语言的修改
FIRST(E) = FIRST(T) = FIRST(F) = { ( , id } FIRST(E ) = {+, } FRIST(T ) = {, } FOLLOW(E) = FOLLOW(E ) = { ), $} FOLLOW(T) = FOLLOW (T ) = {+, ), $} FOLLOW(F) = {+, , ), $}
id
+ term
term * factor
factor
id
id id + id id 分析树
3.2 语言和文法
3.2.5 消除二义性 stmt if expr then stmt
| if expr then stmt else stmt | other • 句型：if expr then if expr then stmt else stmt • 两个最左推导： stmt if expr then stmt if expr then if expr then stmt else stmt stmt if expr then stmt else stmt if expr then if expr then stmt else stmt
3.3 自上而下分析
编译原理语法分析3(1)
3.1.1 上下文无关文法的定义 正规式能定义一些简单的语言，能表示给定结构的固定次数的重复或者没有指定次数的重复 例：a (ba)5, a (ba)* 正规式不能用于描述配对或嵌套的结构 例1：配对括号串的集合 例2：{wcw | w是a和b的串}
3.1 上下文无关文法
3.2 语言和文法
expr expr + term | term term term factor | factor factor id | (expr)
expr
id
term
factor
id
id
term
*
term
factor
factor
*
expr
expr
+
id
factor
term
id
3.2 语言和文法
3.2.9 形式语言鸟瞰 文法 G = (VT , VN, S, P) 0型文法： ， , (VN VT)*, | | 1 1型文法：| | | |，但S 可以例外 短语文法
3.2 语言和文法
3.2.9 形式语言鸟瞰 文法 G = (VT , VN, S, P) 0型文法： ， , (VN VT)*, | | 1 1型文法：| | | |，但S 可以例外 短语文法、上下文有关文法
1
2
开始
a
0
a
b
b
3.2 语言和文法
3.2.2 分离词法分析器理由 为什么要用正规式定义词法 词法规则非常简单，不必用上下文无关文法 对于词法记号，正规式描述简洁且易于理解 从正规式构造出的词法分析器效率高
3.2 语言和文法
从软件工程角度看，词法分析和语法分析的分离有如下好处 简化设计 编译器的效率会改进 编译器的可移植性加强 便于编译器前端的模块划分
编译原理-语法分析
上下文无关文法和正则表达式（2）
• 证明（续）
– 其次证明：任何正则语言都可以表示为上下文 无关文法的语言。 – 任何正则语言都必然有一个NFA。对于任意的 NFA构造如下的上下文无关文法
• • • • • 对NFA的每个状态i，创建非终结符号Ai。 如果有i在输入a上到达j的转换，增加产生式AiaAj。 如果i在输入ε上到达j，那么增加产生式AiAj. 如果i是一个接受状态，增加产生式Aiε 如果i是开始状态，令Ai为所得文法的开始状态。
• 例子
– 文法: E -E | E+E | E*E | (E) | id – 推导序列：E => -E => -(E) => -(id)
推导（2）
• 推导的定义
– 如果Aγ是一个产生式，那么αAβ => αγβ – 最左(右)推导：α(β)中不包含非终结符号
• 经过零步或者多步推导出：=*=>
NFA构造文法的例子
• • • • •
A0aA0 | bA0 | aA1 A1bA2 A2bA3 A3 ε 考虑baabb的推导和接受过程可知：NFA的运 行实际上和文法的推导一致。
设计文法
• 文法能够描述程序设计语言的大部分语法
– 但不是全部，比如：标识符的先声明后使用无 法用上下文无关文法描述。
• 句子（sentence）
– 文法的句子就是不包含非终结符号的句型
• 语言
– 文法G的语言就是G的句子的集合，记为L(G) – w在L(G)中当且仅当w是G的句子，即S=*=>w
语法分析树
• 推导的图形表示形式
– – – – 根结点的标号时文法的开始符号 每个叶子结点的标号是非终结符号、终结符号或ε 每个内部节点的标号是非终结符号。 每个内部结点表示某个产生式的一次应用
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(3)语法_2(推导与语法树)
图3-4 句子i+i*i的语法树
4、一棵已经完成的语法树无法判断是来自于最左推导还 是最右推导，而使用文法规则的推导过程是有先后之分的。 如果坚持使用最左(或最右)推导，那么一棵语法树就完全 等价于一个最左(或最右)推导
•
棵不同的语法树:
最左推导1
E E E i E i E * E ii* E ii*i
最左推导2
E E * E E E * E i E * E i i* E i i*i
3.2
推导与语法树
3.2.2 语法树与二义性
–
3、语法的二义性
3.2
推导与语法树
3.2.2 语法树与二义性
–
2、子树与短语
•
语法树某个结点连同它的所有后代组成了一棵子树。只含有 单层分枝的子树称为简单子树。 子树与短语的关系十分密切，根据子树的概念，句型的短语、 直接短语、句柄和素短语的直观解释如下：
•
(1) 短语：子树的末端结点(即树叶)
组成的符号串是相对于子树根的短语； (2) 直接短语：简单子树的末端结点 组成的符号串是相对于简单子树根的 直接短语 b
都是指句型中的哪些符号串能够构成短语、直接短语、句
柄。脱离句型，谈论三者是无意义的。
例5.2 文法G E → T | E +T T → F | T * F F → i |（E） i1*i2+i3 是文法G的一个句型吗？ 如果是，求出其句柄。
3.2
推导与语法树
3.2.1 推导与短语
–
4、素短语
编译原理语法分析(1)
例如, 考虑句子 i+i*i 按文法G[E]的推导 最左推导: EE+Ei+Ei+E*E i+i*E i+i*i 最右推导: EE+EE+E*EE+E*i E+i*ii+i*i 注意: 推导过程不唯一, 通常只考虑最左 推导或最右推导。 最右推导又称为规范推导。 规范推导的逆过程称为规范归约。
+ 。 * 意味着或 = , 或 即1 n 1 n 1 n
例如,考虑算术表达式文法G[E]： E→E+E∣E*E∣(E)│i 非终结符E代表一类算术表达式, 从E出发可进行一系列推导, 表达式 i+i*i 的推导如下： E E+E E+E*E E+E*i E+i*i i+i*I 注意: 在每一步推 导中,只能对其中一个 非终结符用其对应的产生式右部的 一个候选式来替换。
文法可表示为 VN为非空非终结符集,且VT∩VN=Φ; (3) S为文法开始符, S∈VN; (4)ξ是产生式的非空有限集, 其中每个 产生式(规则)记作 → 或 ::= 左部∈(VT∪VN)+至少含一非终结符, 右部∈(VT∪VN)*。
B
3.1.3 正规式与上下文无关文法 1. 正规式到上下文无关文法的转换 由正规式构造CFG的一种方法： (1)构造正规式的NFA； (2)若0为初始状态, 则A0为开始符； (3)若存在映射关系f(i,a)=j, 则定义产生式Ai →aAj； (4)若存在映射关系f(i,ε)=j， 则定义产生式Ai →Aj； (5) 若i为终态, 则定义产生式Ai →ε。
产生式 (也称产生式规则或规则) 是 定义语法实体的一种书写规则。一个语 法实体的相关规则可能不止一个, 如: P→1, P→2 , P→n 相同左部的产生式可合并为一个: P→ 1| 2|„| n 其中, i(i=1,2,„,n)称为P的候选式。
编译原理(3)语法_4(自顶向下语法分析：LL(1)分析法)
课本例题3.8 第二步：计算非终结符的FOLLOW集合
G[E]: E→TE' E'→ + TE' | ε T→FT' T'→*FT' | ε F→(E) | i ③由E→TE' 知FOLLOW(E) ⊂ FOLLOW(E' )， 即FOLLOW(E' ) = {),#}； 由E→TE ' 且E ' → ε知FOLLOW(E)FOLLOW(T)，即 FOLLOW(T) = {+,),#}；
特别是当Y1～Yk均含有ε产生式时，应把ε也加到FIRST(X)中。
课本例题3.8 第一步：计算非终结符的FIRST集合 例3.8 试构造表达式文法G[E]的LL(1)分析表，其中： G[E]: E→TE' E'→ + TE' | ε T→FT' T'→*FT' | ε F→(E) | i
[解答] 首先构造FIRST集，步骤如下： ① FIRST(E') = {+, ε}； FIRST(T') = {*, ε}； FIRST(F) = {(, i}； ② T→F… 和E→T…知:FIRST(F) ⊂ FIRST(T) ⊂ FIRST(E) 即有FIRST(F) = FIRST(T) = FIRST(E) = {(,i}。
编译原理第三版答案
编译原理第三版答案编译原理是计算机科学中非常重要的一门课程，它涉及到程序设计语言的语法、语义和编译器的设计与实现等内容。
《编译原理》（Compilers: Principles, Techniques, and Tools）是编译原理领域的经典教材，由Alfred V. Aho、Monica S. Lam、Ravi Sethi和Jeffrey D. Ullman合著，已经出版了三个版本。
本文将针对《编译原理》第三版中的习题和答案进行整理和总结，以帮助学习者更好地理解和掌握编译原理相关知识。
第一章，引论。
1.1 什么是编译器？编译器是一种将源程序翻译成目标程序的程序，它包括词法分析、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。
1.2 编译器的主要任务是什么？编译器的主要任务是将高级语言程序翻译成等价的目标程序，同时保持程序的功能和性能。
1.3 编译器的结构包括哪些部分？编译器的结构包括前端和后端两部分，前端包括词法分析、语法分析和语义分析，后端包括中间代码生成、代码优化和目标代码生成。
第二章，词法分析。
2.1 什么是词法分析？词法分析是编译器中的第一个阶段，它将源程序中的字符序列转换成单词（Token）序列。
2.2 词法分析的主要任务是什么？词法分析的主要任务是识别源程序中的单词，并将其转换成单词符号表中的标识符。
2.3 词法分析中常见的错误有哪些？词法分析中常见的错误包括非法字符、非法注释、非法标识符等。
第三章，语法分析。
3.1 什么是语法分析？语法分析是编译器中的第二个阶段，它将词法分析得到的单词序列转换成抽象语法树。
3.2 语法分析的主要任务是什么？语法分析的主要任务是识别源程序中的语法结构，并检查语法的正确性。
3.3 语法分析中常见的错误有哪些？语法分析中常见的错误包括语法错误、缺失分号、缺失括号等。
第四章，语义分析。
4.1 什么是语义分析？语义分析是编译器中的第三个阶段，它对源程序的语义进行分析和处理。
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-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
编译原理第二版第3章词法分析
1. ε和φ都是∑上的正规式，它所表示的正规集分
别为｛ε｝和Ф； 2. 任何ａ∈∑，ａ是∑上的正规式，它所表示的正 规集为｛ａ｝； 3. 假定ｅ1和ｅ2都是∑上的正规式，他们所表示的 正规集分别为Ｌ(ｅ1)和Ｌ(ｅ2)，那么，以下也 都是正规式和他们所表示的正规集；
一、正规式与正规集的递归定义
3.2 单词符号及输出单词的形式
单词自身值
对常数，基本字，运算符，界符就是他们本 身的值 对标识符，将标识符的名字登记在符号表中， ‚自身值‛是指向该标识符所在符号表中位 置的指针。
假定基本字、运算符和界符都是一符一种 例：if(a>1) b=100; 词法分析后输出的单词序列是: (2, ) if (29, ) ( (10,‘a’) a (23, ) > (11,‘1’) 1 (30, ) ) (10,’b’) b (17, ) = (11,‘100’) 100 (26, ) ;
4. 仅由有限次使用上述三步定义的表达式才是∑上的 正规式，仅由这些正规式所表示的字集才是∑上 的正规集。
重点回顾
四、将正规文法转换成正规式 求非终结符的正规式 将正规文法中的每个非终结符表示成关 于它的一个正规式方程，获得一个联立 方程组 用代入法解正规式方程组 最后只剩下一个开始符号定义的正规式, 其中不含非终结符
3.3 语言单词符号的两种定义方式
作用: 描述单词的构成规则,基于这类描 述工具建立词法分析技术,进而实现词法 分析程序的自动构造。 工具有: 正规文法 正规式(Regular Expression)
多数程序设计语言的单词符号都能用正 规文法或正规式来定义。
3.3.1 正规文法
多数程序设计语言单词的语法都能用正 规文法(3型文法)描述 正规文法回顾 文法的任一产生式α →β 的形式都为 A→aB或A→a，其中A ，B∈VN ，a∈VT A→Ba或A→a，其中A ，B∈VN ，a∈ VT 正规文法描述的是VT*上的正规集
编译原理第三章语法分析
递归下降程序:
void F() { if(lookahead= =’i’) match(‘i’); else if(lookahead= =’(’) { match(‘(’); E(); if(lookahead= =’)’) match(‘)’); else error(); } else error(); }
输入串
id+id*id;# id+id*id;# id+id*id;# id+id*id;# id+id*id;# +id*id;# +id*id;#
动作
pop(L),push(E;L) pop(E),push(TE’) pop(T),push(FT’) pop(F),push(id) pop(id),next(ip) pop(T’)
形式语言分类
定义：若文法G=(N,T,P,S)的每个产生式α→β中，均有 α∈(N∪T)*N(N∪T)*,且至少含有一个非终结符， β∈(N∪T)*,则称G为0型文法（短语文法）。 ①1型文法（上下文有关文法）：G的任何产生式α→β(S→ε 除外)均满足|α|≤| β| (|x|表示x中文法符号的个数)； ②2型文法（上下文无关文法）：G的任何产生式形如A→β， 其中A∈N，β∈(N∪T)*； ③3型文法（正规文法、线性文法）：G的任何产生式形如A→a 或者A→aB(或者A→Ba）,其中A,B∈N,a∈T*。
定义：将产生式A→γ的右部代替文法符号序列αAβ 中的A得到αγβ的过程，称为αAβ直接推导 出αγβ，记作：αAβαγβ。
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3.1
分析器的作用
3
一、语法分析的任务
把单词符号作为基本单位，根据文法，分析源程 序 (字符串)是否为合法的程序.
同时报告语法错误并进行错误的恢复，使后面的 分析能够进行下去。
源程序 词法 分析器
记号 分析器
取下一个
分析树
记号
前端的 其余部分
中间表示
符号表 分析器在编译器模型中的位置
二、语法错误的处理
4
程序的错误有各种不同的性质。例如，错误可能是： (1)詞法错误，如标识符、关键字或算符的拼写错误 (2)语法错误，如算术表达式的括号不配对 (3)语义错误，如算符作用于不相容的运算对象 (4)逻辑错误，如无穷的递归调用。 大多数错误的诊断和恢复集中在语法分析阶段，原因如下： ➢ (1)大多数错误是语法错误 ➢ (2)诊断语法错误比诊断语义错误和逻辑错误容易得多。 分析器出错处理的基本目标是： (1)清楚而准确地报告错误的出现； (2)迅速从每个错误中恢复过来，以便诊断后面的错误 (3)不应使正确程序的处理速度降低太多。
即: α ，β ∈(VT ∪ VN) * . c) 一个文法，可以仅用开始符号及产生式代替。
例如:表达式的文法可以定义如下:
E →E+E|E-E|E*E|E/E|(E)
E 为文法的开始符号， + - * / ( ) 为终结符。 9
例如：考虑一个文法G1:
S→ bA A→ β |a β →aA 它定义了一个什么样的语言呢？ S是开始符号，是非终结符 A是非终结符 β是终结符与非终结符组成的字符串 b是终结符 a是终结符 结论：S→ baa*
stmt→if expr then stmt else stmt
一、 上下文无关文法定义
7
上下文无关文法 G [S]是一个四元组:
G[S] =(VT，VN，S，P) VT ： 是一个非空有限集，每个元素称为终结符。
程序设计语言的文法中记号是终结符的同义词。
例如：if，then，else，while，do，等都是终结符。
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二、 文法的几点约定
a) 若 A→ α1 A→ α2
则简写为: A→ α1|α2|...... |αk
A→ αk b) 用英文大写字母表前面的字母、字母S、小写字母串 代表非终结符;
英文小写字母表前面的字母、数字、运算符号、标 点符号、黑体字代表终结符;
希腊字母 α β、大写字母后面的字母、小写字目表后 面的字母串等代表由VT，VN组成的符号串;
10
三、 文法 G 与语言L(G)的关系及术语
11
从文法初始符开始，反复用产生式右部替换左部的非终结符，
直到推出的符号串全部由终结符组成.得到G所定义的各种句子.
例如:E=>E+E=>E*E +E=>i * E + E=> i * i + E => i * i + i
定义: 若αBβ,经产生式 B→λ替换后得到 αλβ，称αBβ直接
推出αλβ。{α,λ,β ∈(VT ∪ VN) *}，用=>表示直接推出。 若存在α1=> α2 => α3........=> αn ，称α1可推出αn;
+ α1=>
αn表示经一步或若干步α1可推出αn.
自然语言不是上下文无关文法; 程序语言是上下文无关文法. 程序设计语言的许多结构包含固有的递归性，可用上下文无 关文法定义。 例：如果S1和S2是语句，E是表达式，则
“if E then S1 else S2”是语句。 使用语法变量stmt表示语句类，用expr表示表达式类，上述语 句可用文法产生式方便地表示为：
第三章 语法分析
主讲教师： 杨华莉
语法分析概述
2
语法分析方法
自下而上分析法 自上而下分析法
自下而上是指: 根据文法，对输入字串进行归约，若能正确地归约 为文法的初始符号，则表示输入字串是合法的. 典型方法是算符优先分析法。
自上而下是指: 从文法的初始符号进行推导，若能推导出与输入 字串相同的句子，则表示输入字串是合法的. 典型方法是递归下降分析法。
6
文法：是描述语言的语法结构的形式规则(即语法规则) 形式描述：用一组数学符号和规则来描述语言的方式。 形式语言：形式描述所用的数学符号和规则。 形式：指仅考虑数学符号间的推演，而不涉及符号的具体含义。
上下文无关文法是这样一种文法: 它定义的语法单位，独立于 该语法单位可能出现的环境，不必考虑上下文关系.
VN：是一个非空有限集，每个元素为非终结符，代表了一 种语法单位. 且 VT ∩ VN=φ.
例如:程序，表达式，短语，符号，S ∈ VN。 S 是文法 G 的最高层次的语法单位.
在程序语言中， S代表了程序这一语法概念。
P: 是产生式的有限集合。一条产生式定义了一个非终结
三、错误恢复策略
5
(1)紧急方式恢复：发现错误时，分析器每次抛弃一个输入记号， 直至输入记号属于某个指定的同步记号集合为止。 同步记号一般是定界符，如分号或end。 优点：方法简单，不会陷入死循环。 适用于一个语句中很少出现多个错误的情况。
(2)短语级恢复：发现错误时，分析器对剩余输入作局部纠正， 用可以使分析器继续分析的输入串来代替剩余输入的前缀。 如：用分号代替逗号、删除多余的分号、插入遗漏的分号。 这种替换可用于纠正任何输入串，已经用于几个错误修复编
符，产生式形式如下:
A→ α
称A定义为α。
(A∈ VN ， α∈ (VT ∪ VN ) * ). (‘→’读为“定义为”， 有时也会用::=代替)
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例1：文法({id，+，-，*，/，↑，(，)}，{expr， op}，expr，P)定义了简单的算术表达式，P是由下 列产生式组成的有限集合： expr→expr op expr expr→(expr) expr→-expr expr→id op→+ op→op→* op→/ op→↑
译器，首先是用于自上而下的分析方法。它的主要缺点是很 难应付实际错误出现在诊断点以前的情况。 (3)出错产生式：如果对经常遇到的错误了解得很清楚 ，就可以 扩充语言的文法，增加产生错误结构的产生式，用此扩充的 方法来构造分析器。 (4)全局纠正： 在处理不正确的输入串时，作尽可能少的修改。
3.2 上下文无关文法