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编译原理设计分支结构的文法

发布时间:2022-12-20 04:12:25

⑴ 求解编译原理的一道题:设有文法如下

首先要做这题你要知道判别文法类型
包括四个层次:

0-型文法(无限制文法或短语结构文法)包括所有的文法。该类型的文法能够产生所有可被图灵机识别的语言。可被图灵机识别的语言是指能够使图灵机停机的字串,这类语言又被称为递归可枚举语言。注意递归可枚举语言与递归语言的区别,后者是前者的一个真子集,是能够被一个总停机的图灵机判定的语言。
1-型文法(上下文相关文法)生成上下文相关语言。这种文法的产生式规则取如 αAβ -> αγβ 一样的形式。这里的A 是非终结符号,而 α, β 和 γ 是包含非终结符号与终结符号的字串;α, β 可以是空串,但 γ 必须不能是空串;这种文法也可以包含规则 S->ε ,但此时文法的任何产生式规则都不能在右侧包含 S 。这种文法规定的语言可以被线性有界非确定图灵机接受。
2-型文法生成上下文无关语言。这种文法的产生式规则取如 A -> γ 一样的形式。这里的A 是非终结符号,γ 是包含非终结符号与终结符号的字串。这种文法规定的语言可以被非确定下推自动机接受。上下文无关语言为大多数程序设计语言的语法提供了理论基础。
3-型文法(正规文法)生成正规语言。这种文法要求产生式的左侧只能包含一个非终结符号,产生式的右侧只能是空串、一个终结符号或者一个非终结符号后随一个终结符号;如果所有产生式的右侧都不含初始符号 S ,规则 S -> ε 也允许出现。这种文法规定的语言可以被有限状态自动机接受,也可以通过正则表达式来获得。正规语言通常用来定义检索模式或者程序设计语言中的词法结构。
正规语言类包含于上下文无关语言类,上下文无关语言类包含于上下文相关语言类,上下文相关语言类包含于递归可枚举语言类。这里的包含都是集合的真包含关系,也就是说:存在递归可枚举语言不属于上下文相关语言类,存在上下文相关语言不属于上下文无关语言类,存在上下文无关语言不属于正规语言类。

1)本题应该是--上下文无关文法

句子是产生式在推导时“仅仅有终结符”的任何一步
2)%mm%nn 是一个句子

由于下面一题的图我等级不够 不能贴图 发你邮箱

⑵ 编译过程分为哪几个阶段各阶段的遵循的原则、识别机构、使用的文法编译原理

编译原理中的遍概念
编译阶段也常常划分为两大步骤,分析步骤和综合步骤 分析步骤和综合步骤 分析步骤是指对源程序的分析 -线性分析(词法分析或扫描) -层次分析(语法分析) -语义分析 综合步骤是指后端的工作,为目标程序的生成而进行的综合

你分析过吗?若按照这种组合方式实现编译程序,可以设想,某一编译程序的前端加上相应不同的后 端则可以为不同的机器构成同一个源语言的编译程序。也可以设想,不同语言编译的前端生成同一种中间 语言,再使用一个共同的后端,则可为同一机器生成几个语言的编译程序。

一个编译过程可由一遍、两遍或多遍完成。所谓"遍",也称作"趟",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。每一遍扫视可完成上述一个阶段或多个阶段的工作。例如一遍可 以只完成词法分析工作;一遍完成词法分析和语法分析工作;甚至一遍完成整个编译工作。对于多遍的编 译程序,第一遍的输入是用户书写的源程序,最后一遍的输出是目标语言程序,其余是上一遍的输出为下 一遍的输入。

在实际的编译系统的设计中,编译的几个阶段的工作究竟应该怎样组合,即编译程序究竟分成几遍, 参考的因素主要是源语言和机器(目标机)的特征。比如源语言的结构直接影响编译的遍的划分;像 PL/1 或 ALGOL 68 那样的语言,允许名字的说明出现在名字的使用之后,那么在看到名字之前是不便为包含该名 字的表达式生成代码的,这种语言的编译程序至少分成两遍才容易生成代码。另外机器的情况,即编译程 序工作的环境也影响编译程序的遍数的划分。遍数多一点,整个编译程序的逻辑结构可能清晰些,但遍数 多即意味着增加读写中间文件的次数,势必消耗较多时间,一般会比一遍的编译要慢。

⑶ 【编译原理】第二章:语言和文法



上述文法 表示,该文法由终结符集合 ,非终结符集合 ,产生式集合 ,以及开始符号 构成。
而产生式 表示,一个表达式(Expression) ,可以由一个标识符(Identifier) 、或者两个表达式由加号 或乘号 连接、或者另一个表达式用括号包裹( )构成。

约定 :在不引起歧义的情况下,可以只写产生式。如以上文法可以简写为:

产生式

可以简写为:

如上例中,

可以简写为:

给定文法 ,如果有 ,那么可以将符号串 重写 为 ,记作 ,这个过程称为 推导
如上例中, 可以推导出 或 或 等等。

如果 ,
可以记作 ,则称为 经过n步推导出 ,记作 。

推导的反过程称为 归约

如果 ,则称 是 的一个 句型(sentential form )。

由文法 的开始符号 推导出的所有句子构成的集合称为 文法G生成的语言 ,记作 。
即:


文法

表示什么呢?
代表小写字母;
代表数字;
表示若干个字母和数字构成的字符串;
说明 是一个字母、或者是字母开头的字符串。
那么这个文法表示的即是,以字母开头的、非空的字符串,即标识符的构成方式。

并、连接、幂、克林闭包、正闭包。
如上例表示为:

中必须包含一个 非终结符


产生式一般形式:
即上式中只有当上下文满足 与 时,才能进行从 到 的推导。

上下文有关文法不包含空产生式( )。


产生式的一般形式:
即产生式左边都是非终结符。

右线性文法
左线性文法
以上都成为正则文法。
即产生式的右侧只能有一个终结符,且所有终结符只能在同一侧。

例:(右线性文法)

以上文法满足右线性文法。
以上文法生成一个以字母开头的字母数字串(标识符)。
以上文法等价于 上下文无关文法

正则文法能描述程序设计语言中的多数单词。

正则文法能描述程序设计语言中的多数单词,但不能表示句子构造,所以用到最多的是CFG。

根节点 表示文法开始符号S;
内部节点 表示对产生式 的应用;该节点的标号是产生式左部,子节点从左到右表示了产生式的右部;
叶节点 (又称边缘)既可以是非终结符也可以是终结符。

给定一个句型,其分析树的每一棵子树的边缘称为该句型的一个 短语
如果子树高度为2,那么这棵子树的边缘称为该句型的一个 直接短语

直接短语一定是某产生式的右部,但反之不一定。

如果一个文法可以为某个句子生成 多棵分析树 ,则称这个文法是 二义性的

二义性原因:多个if只有一个else;
消岐规则:每个else只与最近的if匹配。

⑷ 编译原理的LL(1)文法是什么意思

1.文法不含左递归,没有公共左因子
2.对于文法中的每个非终结符A的产生式的候选首符集两两不相交。
3.对于文法中的每个非终结符A,它存在某个候选首符集包括ε,则FIRST(A)∩FOLLOW(A)=空
满足以上条件的文法为LL(1)文法

⑸ 编译原理 设文法G[S] 求答案!

  1. ·消除左递归 S→aAS'|∧aAS'
    S'→VaAS'|ε

    对A的产生式提取左因子 A→∧aA' A'→A|ε

  2. · 非终结符合 First Follow

S a∧ #

S’ V ε #

A ∧ #

A‘ ∧ #

Select(S→aAS')=a

Select(S→∧aAS')=∧

Select(S'→VaAS')=V

Select(S'→ε)=#

Select(A→∧aA')=∧

Select(A'→A)=∧

Select(A'→ε)=#

符合LL(1)文法

a ∧ V #

S S→aAS' S→∧aAS'

S' S'→VaAS' S'→ε

A A→∧aA'

A' A'→A A'→ε

⑹ 编译原理-文法定义

文法定义公式如下:

Chomsky 文法分类将文法分为四种,0型文法( PSG )、1型文法( CSG )、2型文法( CFG )和3型文法( RG )。

又被称为无限制文法(Unrestricted Grammar), 或者短语结构文法(Phrase Structure Grammar)
定义: 对于产生式 α→β , α 至少包含一个非终结符。

为什么要叫无限制文法,明明它要求产生式的左部必须包含一个非终结符。

又被称为上下文有关文法(Context-Sensitive Grammar)
定义:对于产生式 α→β , |α| <= |β| , 仅仅 S→ε 除外

为什么叫做上下文有关文法?

一般情况下,这种产生式的形式为 α1Aα2→α1βα2

又被称为上下文无关文法(Context-Free Grammar)
定义:对任一产生式 α→β ,都有 α∈VN,β∈(VN∪VT)*

为什么叫上下文无关文法?

又被称为正则文法(Regular Grammar,RG),分为右线性(Right Linear)文法和左线性(Left Linear)文法。

定义: 对任一产生式 α→β ,都有 α∈VN,β最多两个字符元素,如果有二个字符必须是(终结符+非终结符)的格式,如果是一个字符,那么必须是终结符。

根据产生式右部非终结符位置不同,分为右线性文法和左线性文法。

可以看出,不同文法就是对产生式进行逐层的限制,所以各个文法是包含关系,即0型文法包含1型文法;1型文法又包含2型文法;2型文法最后包含3型文法。

⑺ 编译原理中的语法和文法一样吗

编译原理中的语法和文法是不一样的,但却融会贯通。
在计算机科学中,文法是编译原理的基础,是描述一门程序设计语言和实现其编译器的方法。
文法分成四种类型,即0型、1型、2型和3型。这几类文法的差别在于对产生式施加不同的限制。
形式语言,这种理论对计算机科学有着深刻的影响,特别是对程序设计语言的设计、编译方法和计算复杂性等方面更有重大的作用。
多数程序设计语言的单词的语法都能用正规文法或3型文法(3型文法G=(VN,VT,P,S)的P中的规则有两种形式:一种是前面定义的形式,即:A→aB或A→a其中A,B∈VN ,a∈VT*,另一种形式是:A→Ba或A→a,前者称为右线性文法,后者称为左线性文法。正规文法所描述的是VT*上的正规集)来描述。
四个文法类的定义是逐渐增加限制的,因此每一种正规文法都是上下文无关的,每一种上下文无关文法都是上下文有关的,而每一种上下文有关文法都是0型文法。称0型文法产生的语言为0型语言。上下文有关文法、上下文无关文法和正规文法产生的语言分别称为上下文有关语言、上下文无关语言和正规语言。

⑻ 编译原理

编译原理是计算机专业的一门重要专业课,旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。 编译原理是计算机专业设置的一门重要的专业课程。编译原理课程是计算机相关专业学生的必修课程和高等学校培养计算机专业人才的基础及核心课程,同时也是计算机专业课程中最难及最挑战学习能力的课程之一。编译原理课程内容主要是原理性质,高度抽象[1]。

中文名
编译原理[1]
外文名
Compilers: Principles, Techniques, and Tools[1]
领域
计算机专业的一门重要专业课[1]
快速
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编译器

编译原理课程

编译技术的发展

编译的基本流程

编译过程概述
基本概念
编译原理即是对高级程序语言进行翻译的一门科学技术, 我们都知道计算机程序由程序语言编写而成, 在早期计算机程序语言发展较为缓慢, 因为计算机存储的数据和执行的程序都是由0、1代码组合而成的, 那么在早期程序员编写计算机程序时必须十分了解计算机的底层指令代码通过将这些微程序指令组合排列从而完成一个特定功能的程序, 这就对程序员的要求非常高了。人们一直在研究如何如何高效的开发计算机程序, 使编程的门槛降低。[2]
编译器
C语言编译器是一种现代化的设备, 其需要借助计算机编译程序, C语言编译器的设计是一项专业性比较强的工作, 设计人员需要考虑计算机程序繁琐的设计流程, 还要考虑计算机用户的需求。计算机的种类在不断增加, 所以, 在对C语言编译器进行设计时, 一定要增加其适用性。C语言具有较强的处理能力, 其属于结构化语言, 而且在计算机系统维护中应用比较多, C语言具有高效率的优点, 在其不同类型的计算机中应用比较多。[3]
C语言编译器前端设计
编译过程一般是在计算机系统中实现的, 是将源代码转化为计算机通用语言的过程。编译器中包含入口点的地址、名称以及机器代码。编译器是计算机程序中应用比较多的工具, 在对编译器进行前端设计时, 一定要充分考虑影响因素, 还要对词法、语法、语义进行分析。[3]
1 词法分析[3]
词法分析是编译器前端设计的基础阶段, 在这一阶段, 编译器会根据设定的语法规则, 对源程序进行标记, 在标记的过程中, 每一处记号都代表着一类单词, 在做记号的过程中, 主要有标识符、关键字、特殊符号等类型, 编译器中包含词法分析器、输入源程序、输出识别记号符, 利用这些功能可以将字号转化为熟悉的单词。[3]
2 语法分析[3]
语法分析是指利用设定的语法规则, 对记号中的结构进行标识, 这包括句子、短语等方式, 在标识的过程中, 可以形成特殊的结构语法树。语法分析对编译器功能的发挥有着重要影响, 在设计的过程中, 一定要保证标识的准确性。[3]
3 语义分析[3]
语义分析也需要借助语法规则, 在对语法单元的静态语义进行检查时, 要保证语法规则设定的准确性。在对词法或者语法进行转化时, 一定要保证语法结构设置的合法性。在对语法、词法进行检查时, 语法结构设定不合理, 则会出现编译错误的问题。前端设计对精确性要求比较好, 设计人员能够要做好校对工作, 这会影响到编译的准确性, 如果前端设计存在失误, 则会影响C语言编译的效果。[3]

⑼ 编译原理-LL1文法详细讲解

我们知道2型文法( CFG ),它的每个产生式类型都是 α→β ,其中 α ∈ VN , β ∈ (VN∪VT)*。

例如, 一个表达式的文法:

最终推导出 id + (id + id) 的句子,那么它的推导过程就会构成一颗树,即 CFG 分析树:

从分析树可以看出,我们从文法开始符号起,不断地利用产生式的右部替换产生式左部的非终结符,最终推导出我们想要的句子。这种方式我们称为自顶向下分析法。

从文法开始符号起,不断用非终结符的候选式(即产生式)替换当前句型中的非终结符,最终得到相应的句子。
在每一步推导过程中,我们需要做两个选择:

因为一个句型中,可能存在多个非终结符,我们就不确定选择那一个非终结符进行替换。
对于这种情况,我们就需要做强制规定,每次都选择句型中第一个非终结符进行替换(或者每次都选择句型中最后一个非终结符进行替换)。

自顶向下的语法分析采用最左推导方式,即总是选择每个句型的最左非终结符进行替换。

最终的结果是要推导出一个特定句子(例如 id + (id + id) )。
我们将特定句子看成一个输入字符串,而每一个非终结符对应一个处理方法,这个处理方法用来匹配输入字符串的部分,算法如下:

方法解析:

这种方式称为递归下降分析( Recursive-Descent Parsing ):

当选择的候选式不正确,就需要回溯( backtracking ),重新选择候选式,进行下一次尝试匹配。因为要不断的回溯,导致分析效率比较低。

这种方式叫做预测分析( Predictive Parsing ):

要实现预测分析,我们必须保证从文法开始符号起,每一个推导过程中,当前句型最左非终结符 A 对于当前输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。

根据上面的解决方法,我们首先想到,如果非终结符 A 的候选式只有一个以终结符 a 开头候选式不就行了么。
进而我们可以得出,如果一个非终结符 A ,它的候选式都是以终结符开头,并且这些终结符都各不相同,那么本身就符合预测分析了。

这就是S_文法,满足下面两个条件:

例子:

这就是一个典型的S_文法,它的每一个非终结符遇到任一终结符得到候选式是确定的。如 S -> aA | bAB , 只有遇到终结符 a 和 b 的时候,才能返回 S 的候选式,遇到其他终结符时,直接报错,匹配不成功。

虽然S_文法可以实现预测分析,但是从它的定义上看,S_文法不支持空产生式(ε产生式),极大地限制了它的应用。

什么是空产生式(ε产生式)?

例子

这里 A 有了空产生式,那么 S 的产生式组 S -> aA | bAB ,就可以是 a | bB ,这样 a , bb , bc 就变成这个文法 G 的新句子了。

根据预测分析的定义,非终结符对于任一终结符得到的产生式是确定的,要么能获取唯一的产生式,要么不匹配直接报错。

那么空产生式何时被选择呢?

由此可以引入非终结符 A 的后继符号集的概念:
定义: 由文法 G 推导出来的所有句型,可以出现在非终结符 A 后边的终结符 a 的集合,就是这个非终结符 A 的后继符号集,记为 FOLLOW(A) 。

因此对于 A -> ε 空产生式,只要遇到非终结符 A 的后继符号集中的字符,可以选择这个空产生式。
那么对于 A -> a 这样的产生式,只要遇到终结符 a 就可以选择了。

由此我们引入的产生式可选集概念:
定义: 在进行推导时,选用非终结符 A 一个产生式 A→β 对应的输入符号的集合,记为 SELECT(A→β)

因为预测分析要求非终结符 A 对于输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。
那么对于一个文法 G 的所有产生式组,要求有相同左部的产生式,它们的可选集不相交。

在 S_文法基础上,我们允许有空产生式,但是要做限制:

将上面例子中的文法改造:

但是q_文法的产生式不能是非终结符打头,这就限制了其应用,因此引入LL(1)文法。

LL(1)文法允许产生式的右部首字符是非终结符,那么怎么得到这个产生式可选集。
我们知道对于产生式:

定义: 给定一个文法符号串 α , α 的 串首终结符集 FIRST(α) 被定义为可以从 α 推导出的所有串首终结符构成的集合。

定义已经了解清楚了,那么该如何求呢?
例如一个文法符号串 BCDe , 其中 B C D 都是非终结符, e 是终结符。

因此对于一个文法符号串 X1X2 … Xn ,求解 串首终结符集 FIRST(X1X2 … Xn) 算法:

但是这里有一个关键点,如何求非终结符的串首终结符集?

因此对于一个非终结符 A , 求解 串首终结符集 FIRST(A) 算法:

这里大家可能有个疑惑,怎么能将 FIRST(Bβ) 添加到 FIRST(A) 中,如果问文法符号串 Bβ 中包含非终结符 A ,就产生了循环调用的情况,该怎么办?

对于 串首终结符集 ,我想大家疑惑的点就是,串首终结符集到底是针对 文法符号串 的,还是针对 非终结符 的,这个容易弄混。
其实我们应该知道, 非终结符 本身就属于一个特殊的 文法符号串
而求解 文法符号串 的串首终结符集,其实就是要知道文法符号串中每个字符的串首终结符集:

上面章节我们知道了,对于非终结符 A 的 后继符号集 :
就是由文法 G 推导出来的所有句型,可以出现在非终结符 A 后边的终结符的集合,记为 FOLLOW(A) 。

仔细想一下,什么样的终结符可以出现在非终结符 A 后面,应该是在产生式中就位于 A 后面的终结符。例如 S -> Aa ,那么终结符 a 肯定属于 FOLLOW(A) 。

因此求非终结符 A 的 后继符号集 算法:

如果非终结符 A 是产生式结尾,那么说明这个产生式左部非终结符后面能出现的终结符,也都可以出现在非终结符 A 后面。

我们可以求出 LL(1) 文法中每个产生式可选集:

根据产生式可选集,我们可以构建一个预测分析表,表中的每一行都是一个非终结符,表中的每一列都是一个终结符,包括结束符号 $ ,而表中的值就是产生式。
这样进行语法推导的时候,非终结符遇到当前输入字符,就可以从预测分析表中获取对应的产生式了。

有了预测分析表,我们就可以进行预测分析了,具体流程:

可以这么理解:

我们知道要实现预测分析,要求相同左部的产生式,它们的可选集是不相交。
但是有的文法结构不符合这个要求,要进行改造。

如果相同左部的多个产生式有共同前缀,那么它们的可选集必然相交。
例如:

那么如何进行改造呢?
其实很简单,进行如下转换:

如此文法的相同左部的产生式,它们的可选集是不相交,符合现预测分析。

这种改造方法称为 提取公因子算法

当我们自顶向下的语法分析时,就需要采用最左推导方式。
而这个时候,如果产生式左部和产生式右部首字符一样(即A→Aα),那么推导就可能陷入无限循环。
例如:

因此对于:

文法中不能包含这两种形式,不然最左推导就没办法进行。

例如:

它能够推导出如下:

你会惊奇的发现,它能推导出 b 和 (a)* (即由 0 个 a 或者无数个 a 生成的文法符号串)。其实就可以改造成:

因此消除 直接左递归 算法的一般形式:

例如:

消除间接左递归的方法就是直接带入消除,即

消除间接左递归算法:

这个算法看起来描述很多,其实理解起来很简单:

思考 : 我们通过 Ai -> Ajβ 来判断是不是间接左递归,那如果有产生式 Ai -> BAjβ 且 B -> ε ,那么它是不是间接左递归呢?
间接地我们可以推出如果一个产生式 Ai -> αAjβ 且 FIRST(α) 包括空串ε,那么这个产生式是不是间接左递归。

⑽ 编译原理的文法是什么

文法是描述语言规则的形式规则。实际上就是用一个四元组G=(VT,VN,S,P)定义的一个推理方式。其中VT是终结符,VN是非终结符,S是开始符号,P是一组产生规则。

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