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编译原理
2013年11月28日
LL 的含义
－自左向右扫描分析输入符号串
－从识别符号开始生成句子的最左推导
LL(1):向前看一个输入符号，便能唯一确定当前应选择的规则LL(k):向前看k 个输入符号，才能唯一确定当前应选择的规则
4.2.3 LL(1)文法的判别
要构造确定的自顶向下分析程序要求描述文法必须是LL(1)文法
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同一非终结符有多个候选式时
引起回溯的原因
【例4.1】α=acb G[S]:S →aAb A →cd|c
（1）候选式的终结首符号相同
（2）候选式的终结首符号相同
【例4.8】S →Aa A →a|
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1. FIRST 集
FIRST(α)：从α可能推导出的所有开头终结符号或ε对于文法G 的所有非终结符的每个候选式α，其终结首符号集称为FIRST 集，定义如下：
ε，则规定ε∈FIRST(α)
若α
【例】S →aAb A →cd|c
a …，a ∈V T
FIRST(α)={a|α
FIRST(aAb )={a}FIRST(cd )={c}FIRST(c )={c}
【例】S →Aa A →a|ε
FIRST(a )={a}FIRST(ε)= {ε}FIRST(Aa)={a}
FIRST(S )={a}FIRST(A )={c}
FIRST(S )={a}FIRST(A )={a, ε}
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（1）若α=a α′，且a ∈V T ，则a ∈FIRST(α)；
例：FIRST(i)={i}
FIRST(+TE')={+}
E →TE'E'→+TE'|ε
T →FT'T'→*FT'|ε
F →(E)|i 构造FIRST 集的算法
（2）若α=X α′，X ∈V N ，且有产生式X →b …，则把b 加入到FIRST(α)中；例：FIRST(FT')={(,i} ??
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①将FIRST(X 1)中的一切非ε的终结符加进FIRST(α)；②若ε∈FIRST(X 1),则将FIRST(X 2)中的一切非ε的终结符加进FIRST(α)；
③若ε∈FIRST(X 1)且ε∈FIRST(X 2),则将FIRST(X 3)中的一切非ε的终结符加进FIRST(α)；
④依此类推，若对于一切1≤i ≤n,ε∈FIRST(X i )，则将ε加进FIRST(α)。
（3）若α=X 1X 2…X n α′，其中X i ∈V N , 1≤i ≤n ；
E →TE'E'→+TE'|ε
T →FT'T'→*FT'|εF →(E)|i
例：FIRST(FT')=注意：要顺序往下做，一旦不满足条件，过程就要中断进行
FIRST(F)-{ε}={(,i}
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FIRST(F)={(,i}FIRST(T ’)={*,ε}
FIRST(T)=FIRST(F)-{ε}={(,i}FIRST(E ’)={+,ε}
FIRST(E)= FIRST(T)-{ε}={(,i}FIRST(TE ’)=FIRST(T)-{ε}={(,i}
FIRST(+TE ’)={+} FIRST(ε)={ε}FIRST(FT ’)= FIRST(F)-{ε}={(,i}FIRST(*FT ’)={*}FIRST(（E ）)={(}FIRST(i)={i}
【例4.9】G[E]
E →TE'
E'→+TE'|εT →FT'T'→*FT'|εF →(E)|i
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2. FOLLOW 集
FOLLOW(A)：是所有句型中紧接A 之后的终结符号或#
对于文法G 的非终结符的后继符号集称为FOLLOW 集，定义如下：
…A ，则规定#∈FOLLOW(A)
若S
…Aa …，a ∈V T }
FOLLOW(A)={a|S E →TE'E'→+TE'|εT →FT'T'→*FT'|εF →(E)|i
T+TE '，则+∈FOLLOW(T)
E
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构造集合FOLLOW 的算法
（1）若为开始符号，则把“#”加入FOLLOW(A)中；（2）若B →αA β(β≠ε)，则把FIRST(β)-{ε}加入FOLLOW(A)中；
注：FOLLOW 集合中不能有ε
（3）若B →αA 或B →αA β，且β
则把FOLLOW(B)加入FOLLOW(A) 中。
ε，
E →TE'E'→+TE'|ε
T →FT'
T'→*FT'|εF →(E)|i
#∈FOLLOW(E)
由F →(E)可知，)∈FOLLOW(E)
由E →TE'，应把FOLLOW(E)加入∈FOLLOW(E')
由E '→+ TE '且E '?ε，应把FOLLOW(E ')加入FOLLOW(T)
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【例4.10】G[E]
E →TE'E'→+TE'|εT →FT'T'→*FT'|ε
F →(E)|i
求FOLLOW
FOLLOW(E)={#,)} ∵E 是开始符号∴#∈FOLLOW(E)
又F →(E) ∴)∈FOLLOW(E)
FOLLOW(E ’)={#,)} ∵E →TE ’∴FOLLOW(E)加入FOLLOW(E ’)FOLLOW(T)={+,),#} ∵E ’→+TE ’∴FIRST(E ’)-{ε}加入FOLLOW(T)
又E ’?ε，∴FOLLOW(E ’)加入FOLLOW(T)
FOLLOW(T ’)= FOLLOW(T)= {+,),#}
∵T →FT ’∴FOLLOW(T)加入FOLLOW(T ’)
FOLLOW(F)={*,+,),#}
∵T →FT ’∴FOLLOW(F)=FIRST （T ’）-{ε}又T ’?ε∴FOLLOW(T)加入FOLLOW(F)
FIRST(F)={(,i}FIRST(T ’)={*,ε}FIRST(T) ={(,i}FIRST(E ’)={+,ε}FIRST(E)={(,i}
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若一个文法满足以下条件，则称该文法G 为LL(1)文法：
（1）文法不含左递归；
（2）对于每个非终结符A 的各个候选式的终结首符号集两两不相交。即，如果A →α1|α2|…|αn ，则
FIRST(αi )∩FIRST(αj )= Φ，其中1≤i ，j ≤n ，且i ≠j 。
（3）对于文法中每个非终结符A ，若它某个候选式的终结首符号集包含ε，则FIRST(A)∩FOLLOW(A)＝Φ
3．LL(1)文法的判别条件
【例4.11】G[E]：
E→TE'
E'→+TE'|ε
T→FT'
T'→*FT'|ε
F→(E)|i
判别该文法是否为LL(1)文法。FIRST(F)={(,i} FIRST(T’)={*,ε} FIRST(T) ={(,i} FIRST(E’)={+,ε} FIRST(E)={(,i}
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一.实验目的 1．深入理解算符优先分析法 2．掌握FirstVt和LastVt集合的求法有算符优先关系表的求法 3．掌握利用算符优先分析法完成中缀表达式到逆波兰式的转化 二.实验内容及要求 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 程序输入/输出示例： 输出的格式如下： (1) (2)输入一以#结束的中缀表达式(包括+—*/（）数字#) (3) (4)逆波兰式 备注：(1)在生成的逆波兰式中如果两个数相连则用&分隔，如28和68，中间用&分隔； 注意：1.表达式中允许使用运算符（+-*/）、分割符（括号）、数字，结束符#； 2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）； 3.对学有余力的同学，测试用的表达式事先放在文本文件中，一行存放一个表达式，同时以分号分割。同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中，以便和输出进行对照； 三.实验过程 1、逆波兰式定义 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 2、产生逆波兰式的前提 中缀算术表达式 3、逆波兰式生成的实验设计思想及算法
(1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算
《编译原理》期末试题（一） 一、是非题（请在括号内，正确的划√，错误的划×）（每个2分，共20分） 1．编译程序是对高级语言程序的解释执行。(× ) 2．一个有限状态自动机中，有且仅有一个唯一的终态。(×) 3．一个算符优先文法可能不存在算符优先函数与之对应。(√ ) 4．语法分析时必须先消除文法中的左递归。(×) 5．LR分析法在自左至右扫描输入串时就能发现错误，但不能准确地指出出错地点。(√) 6．逆波兰表示法表示表达式时无须使用括号。(√ ) 7．静态数组的存储空间可以在编译时确定。(×) 8．进行代码优化时应着重考虑循环的代码优化，这对提高目标代码的效率将起更大作用。(×) 9．两个正规集相等的必要条件是他们对应的正规式等价。(× ) 10．一个语义子程序描述了一个文法所对应的翻译工作。(×) 二、选择题(请在前括号内选择最确切的一项作为答案划一个勾，多划按错论)(每个4分，共40分) 1．词法分析器的输出结果是_____。 A．( ) 单词的种别编码B．( ) 单词在符号表中的位置 C．( ) 单词的种别编码和自身值D．( ) 单词自身值 2．正规式M 1 和M 2 等价是指_____。 A．( ) M1和M2的状态数相等B．( ) M1和M2的有向边条数相等C．( ) M1和M2所识别的语言集相等D．( ) M1和M2状态数和有向边条数相等3．文法G：S→xSx|y所识别的语言是_____。 A．( ) xyx B．( ) (xyx)* C．( ) xnyxn(n≥0) D．( ) x*yx* 4．如果文法G是无二义的，则它的任何句子α_____。 A．( )最左推导和最右推导对应的语法树必定相同 B．( ) 最左推导和最右推导对应的语法树可能不同 C．( ) 最左推导和最右推导必定相同 D．( )可能存在两个不同的最左推导，但它们对应的语法树相同 5．构造编译程序应掌握______。 A．( )源程序B．( ) 目标语言 C．( ) 编译方法D．( ) 以上三项都是 6．四元式之间的联系是通过_____实现的。
编译原理上机报告 名称：逆波兰式的产生及计算 学院：信息与控制工程学院 专业：计算机科学与技术 班级：计算机1401班 姓名：叶达成 2016年11月4日
一、上机目的 通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析方法。 1、选择最有代表性的语法分析方法，如LL(1) 语法分析程序、算符优先分析程序和LR分析分析程序，并至少完成两个题目。 2、选择对各种常见程序语言都用的语法结构，如赋值语句（尤指表达式）作为分析对象，并且与所选语法分析方法要比较贴切。 ⑴实验前的准备 按实验的目的和要求，编写语法分析程序，同时考虑相应的数据结构。 ⑵调试 调试例子应包括符合语法规则的算术表达式，以及分析程序能够判别的若干错例。 ⑶输出 对于所输入的算术表达式，不论对错，都应有明确的信息告诉外界。 ⑷扩充 有余力的同学，可适当扩大分析对象。譬如： ①算术表达式中变量名可以是一般标识符，还可含一般常数、数组元素、函数调用等等。 ②除算术表达式外，还可扩充分析布尔、字符、位等不同类型的各种表达式。③加强语法检查，尽量多和确切地指出各种错误。 二、基本原理和上机步骤 基本原理： 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 上机步骤： (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。 三、上机结果 程序清单： #include
第七章语义分析和中间代码产生 本章要点 1. 中间语言，各种常见中间语言形式； 2. 说明语句、赋值语句、布尔表达式、控制语句等的翻译； 3. 过程调用的处理； 4. 类型检查； 本章目标 掌握和理解中间语言，各种常见中间语言形式；各种语句到中间语言的翻译；以及类型检查等内容。 本章重点 1．中间代码的几种形式，它们之间的相互转换：四元式、三元式、逆波兰表示； 3．赋值语句、算术表达式、布尔表达式的翻译及其中间代码格式； 4．各种控制流语句的翻译及其中间代码格式； 5．过程调用的中间代码格式； 6．类型检查； 本章难点 1. 各种语句的翻译； 2. 类型系统和类型检查； 作业题 一、单项选择题： 1. 布尔表达式计算时可以采用某种优化措施，比如A and B用if-then-else可解释为_______。 a. if A then true else B； b. if A then B else false； c. if A then false else true； d. if A then true else false； 2. 为了便于优化处理，三地址代码可以表示成________。 a. 三元式 b. 四元式 c. 后缀式 d. 间接三元式 3. 使用三元式是为了________：
a. 便于代码优化处理 b. 避免把临时变量填入符号表 c. 节省存储代码的空间 d. 提高访问代码的速度 4. 表达式-a+b*(-c+d)的逆波兰式是________。 a. ab+-cd+-*； b. a-b+c-d+*； c. a-b+c-d+*； d. a-bc-d+*+； 5. 赋值语句x:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c)的逆波兰式表示是_______。 a. xab+cd-/-bc*a+-:=；a. xab+/cd-bc*a+--:=；a. xab+-cd-/abc*+-:=；a. xab+cd-/abc*+--:=； 6. 在一棵语法树中结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系可以由________来描述。 a. 抽象语法树； b. 语法规则； c. 依赖图； d. 三地址代码； 7. 按照教材中的约定，三地址语句if x relop y then L表示成四元式为。 a. (relop，x，y，L)； b. (relop，L，x，y)； c. (relop，x，L，y)； d. (L，x，y，relop)； 8. 在编译程序中，不是常见的中间语言形式。 a.波兰式； b. 三元式； c. 四元式； d. 抽象语法树； 9. 在编译程序中安排中间代码生成的目的是________。 a. 便于提高编译效率； b. 便于提高分析的正确性； c. 便于代码优化和目标程序的移植； d.便于提高编译速度； 10. 按照教材中的约定，下面不是类型表达式： a. boolean； b. type-error； c. real； d. DAG； 11. 一个Pascal函数 function f ( a, b:char ) :↑integer; …… 其作用域类型是： a. char×integer； b. char×char； c. char×pointer(integer)； d. integer×integer； 12. 因为标识符可用于多种情况，比如常量标识符、变量标识符、过程标识符等等。因此，在符号表中为了给出各个符号的标志，常给标识符引入一个属性kind，然后在相应产生式的语义动作中添加给kind属性赋值的语句。比如，在在产生式D id:T的语义动作中添加赋值语句id.kind=。 a. V AR； b. CONSTANT； c. PROC； d. FUNC； 13. 下面情况下，编译器需要创建一张新的符号表。 a. 过程调用语句； b. 标号说明语句； c. 数组说明语句； d.记录说明语句； 14. 函数function f(a,b:char):↑integer;… 所以f函数的类型表达式为： a. char×char→pointer(integer)； b. char×char→pointer； c. char×char→integer； d. char×char→integer (pointer) 15. 如果一个语言的编译器能保证编译通过的程序，在运行时不会出现类型错误，则称该语言是。 a. 静态的； b. 强类型的； c. 动态的； d. 良类型的； 一．答案：1. b；2. d；3. b；4. d；5. c；6. c.；7. a；8. a；9. c；10. d；11. b；12. a；13. d； 14. a；15. b；
致谢： 2005级周朝丽、丛志环、张云华、周娇、陈亮、陶锌、张世强等同学不仅对讲义的进一步完善提出了宝贵的意见和建议，而且提出的许多富有探讨性的问题，不仅令我进一步思考，同时也令讲义的许多内容进一步丰富，在此，本人、现在已经看到、未来将会看到该讲义的人对各位的“答疑解惑”表示由衷的谢意！ 参考书目： 1.编译原理，Alfred V. Aho, Ravi Sethi, Jeffrey D. Ullman著，李建中，姜守旭译。机械工 业出版社，2003 Compilers Principles, Techniques, and Tools（英文版名字） 2.编译原理及实践，（美）Kenneth C. Louden著，冯博琴等译。机械工业出版社，2000 Compiler Construction: Principles and Practice （英文版名字） 3.编译原理习题与解析(第2版)/伍春香编著-.--北京:清华大学出版社,2006 4.编译原理=Compiling Principle/周经野，张继福主编-.--武汉:武汉理工大学出版社,2003 5.程序设计语言编译方法. 肖军模编著. 大连理工大学出版社，2000。 6.程序设计语言编译原理/陈火旺等编.--北京:国防工业出版社,1984 7.编译方法/金成植编.--北京:高等教育出版社,1984 8.编译原理/蒋立源主编.--西安:西北工业大学出版社,1993.8 9.编译原理和技术/陈意云, 马万里编译.--安徽:中国科学技术大学出版社,1989.12 10.编译原理及其习题解答/何炎祥...[等]编著-.--武汉:武汉大学出版社,2004。 11.形式语言与自动机理论 12.FORTRAN语言程序设计，谭浩强、田淑清编著，高等教育出版社，1987年5月。 13.PASCAL程序设计，郗曼丽编著，陕西科学技术出版社。 14.讲义的一些部分来源于互联网上的多种资源，其链接难以一一提供，在此，谨向大家 致以真诚地敬意和诚挚的谢意，感谢大家通过互联网提供的极为有益的帮助和指导。 1
第一章 1．典型的编译程序在逻辑功能上由哪几部分组成？ 答：编译程序主要由以下几个部分组成：词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、中间代码优化、目标代码生成、错误处理、表格管理。 2. 实现编译程序的主要方法有哪些？ 答：主要有：转换法、移植法、自展法、自动生成法。 3. 将用户使用高级语言编写的程序翻译为可直接执行的机器语言程序有哪几种主要的方式？ 答：编译法、解释法。 4. 编译方式和解释方式的根本区别是什么？ 答：编译方式：是将源程序经编译得到可执行文件后，就可脱离源程序和编译程序单独执行，所以编译方式的效率高，执行速度快； 解释方式：在执行时，必须源程序和解释程序同时参与才能运行，其不产生可执行程序文件，效率低，执行速度慢。
第二章 1.乔姆斯基文法体系中将文法分为哪几类？文法的分类同程序设计语言的设计与实现关 系如何？ 答：1）0型文法、1型文法、2型文法、3型文法。 2） 2. 写一个文法，使其语言是偶整数的集合，每个偶整数不以0为前导。 答： Z→SME | B S→1|2|3|4|5|6|7|8|9 M→ε | D | MD D→0|S B→2|4|6|8 E→0|B 3. 设文法G为： N→ D|ND D→ 0|1|2|3|4|5|6|7|8|9 请给出句子123、301和75431的最右推导和最左推导。 答：N?ND?N3?ND3?N23?D23?123 N?ND?NDD?DDD?1DD?12D?123 N?ND?N1?ND1?N01?D01?301 N?ND?NDD?DDD?3DD?30D?301 N?ND?N1?ND1?N31?ND31?N431?ND431?N5431?D5431?75431 N?ND?NDD?NDDD?NDDDD?DDDDD?7DDDD?75DDD?754DD?7543D?75431 4. 证明文法S→iSeS|iS| i是二义性文法。 答：对于句型iiSeS存在两个不同的最左推导： S?iSeS?iiSes S?iS?iiSeS 所以该文法是二义性文法。 5. 给出描述下面语言的上下文无关文法。 （1）L1={a n b n c i |n>=1,i>=0 } （2）L2={a i b j|j>=i>=1} （3）L3={a n b m c m d n |m,n>=0} 答： （1）S→AB A→aAb | ab B→cB | ε （2）S→ASb |ab
计算机硬件实验室实验报告 姓名学号班级成绩 设备名称及软件环境逆波兰 一、实验目的： 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 二、实验要求： 输出的格式如下： (1)逆波兰式的生成及计算程序，编制人：姓名，学号，班级 (2)输入一以#结束的中缀表达式(包括+—*/（）数字#)：在此位置输入符 号串如(28+68)*2# (3)逆波兰式为：28&68+2* (4)逆波兰式28&68+2*计算结果为192 备注：(1)在生成的逆波兰式中如果两个数相连则用&分隔，如28和68，中间用&分隔； (2)在此位置输入符号串为用户自行输入的符号串。 注意： 1.表达式中允许使用运算符（+-*/）、分割符（括号）、数字，结束符#； 2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）； 三、实验过程： （一）准备： 1.阅读课本有关章节， 2.考虑好设计方案； 3.设计出模块结构、测试数据，初步编制好程序。 （1）定义部分：定义常量、变量、数据结构。 （2）初始化：设立算符优先分析表、初始化变量空间（包括堆栈、结构体、数组、临时变量等）； （3）控制部分：从键盘输入一个表达式符号串； （4）利用算符优先分析算法进行表达式处理：根据算符优先分析表对表达式符号串进行堆栈（或其他）操作，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。 （5）对生成的逆波兰式进行计算。 （二）上课上机： 将源代码拷贝到机上调试，发现错误，再修改完善。第二次上机调试通过。 四、实验结果 （1）写出程序流程图 （2）给出运行结果
程序： #include
实验三波兰式和四元式及计算 课程编译原理实验名称波兰式和四元式第页班级11计本学号姓名 实验日期：2013年月日报告退发(订正、重做) 一、实验目的： 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 二、实验说明 1、逆波兰式定义 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 2、产生逆波兰式的前提 中缀算术表达式 3、逆波兰式生成的实验设计思想及算法
(1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出，将该字符入栈。 (5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式，确定所有字符都得 到正确处理，我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。 3、逆波兰式计算的实验设计思想及算法 (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对 象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有 字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。
第一章引论 一.单项选择题 1. 如果一个编译程序能产生不同于其宿主机的机器代码，则称它为：___________________ 。 a. 诊断编译程序 b. 优化编译程序 c. 交叉编译程序 d. 可变目标编译程序 2. 编译程序将高级语言程序翻译成_________ 。 a. 机器语言程序或高级语言程序 b. 汇编语言或机器语言程序 c. 汇编语言程序或高级 语言程序d. 中间语言程序或高级语言程序 3. 下面的四个选项中，__________不是编译程序的组成部分。 a. 词法分析程序 b. 代码生成程序 c. 设备管理程序 d. 语法分析程序 4. 现代多数实用编译程序所产生的目标代码都是一种可重定位的指令代码，在运行前必须借助于一个_______把各个目标模块，包括系统提供的库模块连接在一起，确定程序变量或常 数在主存中的位置，装入内存中制定的起始地址，使之成为一个可运行的绝对指令代码的程序。 a. 重定位程序； b. 解释程序； c. 连接装配程序； d. 诊断程序； 5. 从编译程序的角度说，源程序中的错误通常分为________两大类。 a. 词法错误和语法错误； b. 语法错误和语义错误； c. 编辑错误和诊断错误； d. 词法错误和语义错误； 6. 下面对编译原理的有关概念正确描述的是：____。 a. 目标语言只能是机器语言 b. 编译程序处理的对象是源语言。 c. Lex是语法分析自动生成器 d. 解释程序属于编译程序 7. 目标代码生成阶段所生成的目标代码的形式不可能是____。 a. 绝对指令代码 b. 可充定位的指令代码。 c. 汇编指令代码 d. 三地址代码 8. 语义错误是指源程序中不符合语义规则的错误，不包括：____ a. 非法字符错误 b. 类型不一致错误。 c. 作用域错误 d. 说明错误
编译原理课程设计 自顶向下语法分析器 学院（系）：计算机科学与技术学院学生姓名：xxxxxxxxx 学号：xxxxxxxxx 班级：电计1102 大连理工大学 Dalian University of Technology
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1 系统概论 语法分析是编译过程的核心部分。它的任务是在词法分析识别出单词符号串的基础上，分析并判定程序的语法结构是否符合语法规则。语法分析器在编译程序中的地位如图1所示： 图1 语法分析器在编译程序中的地位 语言的语法结构是用上下文无关文法描述的。因此，语法分析器的工作本质上就是按文法的产生式，识别输入符号串是否为一个句子。这里所说的输入串是指由单词符号（文法的终结符）组成的有限序列。对一个文法，当给你一串（终结）符号时，怎样知道它是不是该文法的一个句子呢？这就要判断，看是否能从文法的开始符号出发推导出这个输入串。或者，从概念上讲，就是要建立一棵与输入串相匹配的语法分析树。 自顶向下分析法就是语法分析办法中的一类。顾名思义，自顶向下就是从文法的开始符号出发，向下推导，推出句子。这种方法是带“回溯”的。 自顶向下分析的主旨是，对任何输入串，试图用一切可能的办法，从文法开始符号（根结）出发，自上而下地为输入串建立一棵语法树。或者说，为输入串寻找一个最左推导。这种分析过程本质上是一种试探过程，是反复使用不同产生式谋求匹配输入串的过程。 实现这种自顶向下的带回溯试探法的一个简单途径是让每个非终结符对应一个递归子程序。每个这种子程序可作为一个布尔过程。一旦发现它的某个候选与输入串相匹配，就用这个候选去扩展语法树，并返回“真”值；否则，保持原来的语法树和IP值不变，并返回“假”值。 2 需求分析 以前，人们对语法的分析都建立在人工的基础上，人工分析虽然能够做到侧类旁推，但终究人力有限，再精密的分析都会出现或多或少的错误。为减少因人为产生的错误，并加快
学号07 成绩 编译原理上机报告 名称：逆波兰式的产生及计算 学院：信息与控制工程学院 专业：计算机科学与技术 班级：计算机1401班 姓名：叶达成 2016年11月4日
一、上机目的 通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析方法。 1、选择最有代表性的语法分析方法，如LL(1) 语法分析程序、算符优先分析程序和LR分析分析程序，并至少完成两个题目。 2、选择对各种常见程序语言都用的语法结构，如赋值语句（尤指表达式）作为分析对象，并且与所选语法分析方法要比较贴切。 ⑴实验前的准备 按实验的目的和要求，编写语法分析程序，同时考虑相应的数据结构。 ⑵调试 调试例子应包括符合语法规则的算术表达式，以及分析程序能够判别的若干错例。 ⑶输出 对于所输入的算术表达式，不论对错，都应有明确的信息告诉外界。 ⑷扩充 有余力的同学，可适当扩大分析对象。譬如： ①算术表达式中变量名可以是一般标识符，还可含一般常数、数组元素、函数调用等等。 ②除算术表达式外，还可扩充分析布尔、字符、位等不同类型的各种表达式。③加强语法检查，尽量多和确切地指出各种错误。 二、基本原理和上机步骤 基本原理： 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 上机步骤： (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。 三、上机结果 程序清单： #include
1-01.编译程序的工作过程一般可以划分为词法分析,语法分析,语义分析，之间代码生成,代码优化等几个基本阶段,同时还会伴有表格处理和出错处理 . 1-02.若源程序是用高级语言编写的,目标程序是机器语言程序或汇编程序,则其翻译程序称为编译程序. 1-03.编译方式与解释方式的根本区别在于是否生成目标代码 . 1-04.翻译程序是这样一种程序,它能够将用甲语言书写的程序转换成与其等价的用乙语言书写的程序 . 1-05.对编译程序而言,输入数据是源程序,输出结果是目标程序. 1-06.如果编译程序生成的目标程序是机器代码程序,则源程序的执行分为两大阶段: 编译阶段和运行阶段 .如果编译程序生成的目标程序是汇编语言程序,则源程序的执行分 为三个阶段:编译阶段, 汇编阶段和运行阶段 . 1-07.若源程序是用高级语言编写的，目标程序是机器语言程序或汇编程序，则其翻译程序称为编译程序。 1-08.一个典型的编译程序中，不仅包括词法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等五个部分，还应包括表格处理和出错处理。其中，词法分析器用于识别单词。 1-09.编译方式与解释方式的根本区别为是否生成目标代码。 2-01.所谓最右推导是指：任何一步α?β都是对α中最右非终结符进行替换的。 2-02.一个上下文无关文法所含四个组成部分是一组终结符号、一组非终结符号、一个开始符号、一组产生式。 2-03.产生式是用于定义语法成分的一种书写规则。 2-04.设G[S]是给定文法，则由文法G所定义的语言L(G)可描述为：L(G)＝{x│S x,x∈VT*} 。
2-05.设G是一个给定的文法，S是文法的开始符号，如果S x（其中x∈V*），则称x是文法的一个句型。 2-06.设G是一个给定的文法，S是文法的开始符号，如果S x(其中x∈VT*),则称x是文法的一个句子。 3-01.扫描器的任务是从源程序中识别出一个个单词符号。 4-01.语法分析最常用的两类方法是自上而下和自下而上分析法。 4-02.语法分析的任务是识别给定的终极符串是否为给定文法的句子。 4-03.递归下降法不允许任一非终极符是直接左递归的。 4-04.自顶向下的语法分析方法的关键是如何选择候选式的问题。 4-05.递归下降分析法是自顶向上分析方法。 4-06.自顶向下的语法分析方法的基本思想是：从文法的开始符号开始，根据给定的输入串并按照文法的产生式一步一步的向下进行直接推导，试图推导出文法的句子，使之与给定的输入串匹配。 5-01.自底向上的语法分析方法的基本思想是：从给定的终极符串开始，根据文法的规则一步一步的向上进行直接归约，试图归约到文法的开始符号。 5-02.自底向上的语法分析方法的基本思想是：从输入串入手，利用文法的产生式一步一步地向上进行直接归约，力求归约到文法的开始符号。 5-03.简单优先方法每次归约当前句型的句柄，算符优先方法每次归约当前句型的最左素短语，二者都是不断移进输入符号，直到符号栈顶出现可归约串的尾，再向前找到可归约串的头，然后归约。 5-04.在LR（0）分析法的名称中，L的含义是自左向右的扫描输入串，R 的含义是最左归约，0 的含义是向貌似句柄的符号串后查看0个输入符号。 5-05.在SLR（1）分析法的名称中，S的含义是简单的。
第三章词法分析 本章要点 １．词法分析器设计， ２．正规表达式与有限自动机， ３．词法分析器自动生成。 本章目标： １．理解对词法分析器的任务，掌握词法分析器的设计； ２．掌握正规表达式与有限自动机； ３．掌握词法分析器的自动产生。 本章重点： 1．词法分析器的作用和接口，用高级语言编写词法分析器等内容，它们与词法分析器的实现有关。应重点掌握词法分析器的任务与设计，状态转换图等内容。 2．掌握下面涉及的一些概念，它们之间转换的技巧、方法或算法。 （1）非形式描述的语言?正规式 （2）正规式→ NFA（非确定的有限自动机） （3）NFA → DFA（确定的有限自动机） （4）DFA →最简DFA 本章难点 （1）非形式描述的语言?正规式 （2）正规式→ NFA（非确定的有限自动机） （3）NFA → DFA（确定的有限自动机） （4）DFA →最简DFA
作业题 一、单项选择题 （按照组卷方案，至少15道） 1. 程序语言下面的单词符号中，一般不需要超前搜索 a. 关键字 b. 标识符 c. 常数 d. 算符和界符 2. 在状态转换图的实现中，一般对应一个循环语句 a. 不含回路的分叉结点 b. 含回路的状态结点 c. 终态结点 d. 都不是 3. 用了表示字母，d表示数字， ={l，d}，则定义标识符的正则表达式可以是：。 (a)ld*(b)ll*(c)l(l | d)*(d)ll* | d* 4. 正规表达式(ε|a|b)2表示的集合是 (a){ε，ab，ba，aa，bb} (b){ab，ba，aa，bb} (c){a，b，ab，aa，ba，bb} (d){ε，a，b，aa，bb，ab，ba} 5. 有限状态自动机可用五元组（V T，Q，δ，q0，Q f）来描述，设有一有限状态自动机M的定义如下： V T={0，1}，Q={q0，q1，q2}，Q f={q2}，δ的定义为： δ（q0，0）=q1δ（q1，0）=q2 δ（q2，1）=q2δ（q2，0）=q2 M所对应的状态转换图为。
第 1 章引论 第1 题 解释下列术语： （1）编译程序 （2）源程序 （3）目标程序 （4）编译程序的前端 （5）后端 （6）遍 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。
一、需求分析 1．从键盘中输入一个后缀表达式，该表达式包括加减乘除等操作符，以及正整数做诶操作数等。 2．需要利用堆栈来实现。 3．在Visual C++6.0界面操作。 问题描述： 读入一个后缀表达式，利用堆栈来计算该表达式的值，同时要校验后缀表达式是否正确。 测试数据用例 （1）输入：2 3 * 1 - # 输出：5 （2）输入：2 3 * 1 - * # 输出：表达式有误 （3）输入： 2 0 / 4 * # 输出：表达式有误 二、概要设计 抽象数据类型 为实现上述程序的功能，则以字符型数据存储用户的输入。若为数值，则用自定义函数将其转化为整形数据；若为操作符，则仍为字符型数据，以便计算出的结果。 算法的基本思想 根据题目要求，采用堆栈来实现。该算法的基本思想是运用自定义函数求解逆波兰表达式求值问题问题。 程序的流程 程序由三个模块组成： （1）输入模块：完成表达式的输入，存入栈S中。 （2）计算模块：利用自定义函数，计算逆波兰表达式的值。 （3）输出模块：屏幕上显示出最终计算结果。 三、详细设计
物理数据类型 程序中要求输入的表达式为任意的，但必须以#标志表达式输入的结束，只有正确的逆波兰表达式才能显示出最终计算结果。 算法的具体步骤 算法的具体步骤为： 建立一个名为s的栈。 将表达式的值一个个压入栈S中。在循环中，需要分类讨论：如果表达式中的值为“#”，则将#前的元素弹出栈中；如果表达式中的值为空格，那么继续压入，如果表达式中的值为0至9的字符，则要通过一个自定义的转换函数将其转换为int型数值；如果连续几个0至9的字符中间无空格隔开，则在计算中应将其还原为多位数；若表达式中的值为运算符，则要将栈S中所压入数值弹出栈，进行相应的计算后，再将结果压入栈中（值得注意的是，运算符是不入栈的）；除此之外的情况都归类为输入的表达式错误。 相应的入栈出栈及数值计算部分都由自定义函数来完成。 输入和输出的格式 输入 在字符界面上输入一个后缀表达式，其中两相邻操作数之间利用空格隔开。以“#”表示结束。 输出 如果该后缀表达式正确，那么在字符界面上输出其结果，计算结果小数点后面保留两位有效数字，如果不正确，请在字符界面上输出表达式错误提示。 四、调试分析 略。（已在老师面前调试） 五、测试结果
第4章词法分析 重点内容：正规式转化为DFA a、正规式->NFA b、NFA -> DFA（子集法） c、DFA化简（分割法） 题目1：课件例题： a、为R=(a|b)*(aa|bb)(a|b)*构造NFA b、从NFA构造DFA的算法 c、化简
题目2： 4.7 例1：构造正规式相应的DFA：1(0|1)*101 按照以下三步： （1）由正规表达式构造转换系统（NFA） （2）由转换系统（NFA）构造确定的有穷自动机DFA （3）DFA的最小化 答：（1）构造与1(0|1)*101等价的NFA （2）将NFA转换成DFA：采用子集法，即DFA的每个状态对应NFA的一个状态集合： 除X，A外，重新命名其他状态：
1、将M 的状态分成非终态和终态集{X,A,B,C}和{D}。 2、寻找子集中不等价状态{X,A,B,C}=>{X}，{A,B}{C}=>{X}{A}{B}{C}，无需合并。 最后生成 DFA ： 题目3：自习、书本练习4.7，参考答案见《z4 书本练习4.7.doc 》 已知文法G[S]： S →aA|bQ A →aA|bB|b B →bD|aQ Q →aQ|bD|b E →aB|bF F →bD|aE|b 1、 构由于不可到达，去除E 、F 相关的多余产生式 2、 由新的G[S]构造NFA 如下
5、使用分割法化简以上DFA G： 5.1 令G={(0,1,3,4,6),(2,5)}// 分别为非终态和终态集 5.2 由{0,1,3,4,6}a={1,3}，{0,1,3,4,6}b={3,2,5,6,4} 将{0,1,3,4,6}划分为 {0,4,6}{1,3}，得G={(0,4,6),(1,3),(2,5)} 5.3 由{0,4,6}b={3,6,4}，将之划分为{0},{4,6}，得G={(0),(4,6),(1,3),(2,5)} 5.4 观察后，G中状态不可再分，为最小化DFA。 6、分别用 0，4，1，2代表各状态，DFA状态转换图如下： 造相应的最小的DFA 第5章自顶向下的语法分析 重点内容：LL（1）文法 a、去除左递归 b、LL（1）文法的判定（first、follow、select集） c、预测分析表 d、使用栈和预测分析表对输入串的分析 题目1：课件例题：消除左递归+判定+分析 算术表达式文法G E→E+T│T T→T*F│F F→(E)│I d、分析输入串i+i*i#
机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2019年秋《编译原理基础》 期末考试复习题 ☆注意事项：本复习题满分共：200分。 一、单项选择题 1、以010结尾的二进制串的正规式为（）。 A．(1|0)*01 B．0*01* C．(1|0)*010 D．0(1|0)*01 2、与(s|t)* (s|t)等价的正规式是（）。 A．s*| t* B．(st)*(s|t) C．(s|t)(s|t)* D．(s|t)* 3、对正规式(a*|b*)+所描述的语言，下列说法准确的是（）。 A．连续个a再加连续个b所组成的串的集合 B．a和b个数相等的串的集合 C．a和b组成的所有串（不含空串）的集合 D．a和b组成的所有串（包含空串）的集合 4、对于DFA模型，说法错误的是（）。 A．DFA从任何状态出发，对于任何输入符号，可有多个转换 B．任何状态都没有ε转换 C．DFA有唯一的开始状态 D．DFA可以有多个接受状态 5、以下说法错误的是（）。 A. NFA的状态集合是无限的 B. NFA的输入符号可能有多个 C. DFA的状态集合是有限的 D. DFA的输入符号可能有多个 6、符号串ab1b2是文法G[A]：A→aB B→bB|b的句子，该句子的句柄是（）。
A．b1B．b2 C．a D．b1b2 7、移进-归约分析为输入串构造分析树是从（）开始的。 A．根结点B．叶结点 C．中间结点D．任一结点 8、下列叙述正确的是（）。 A．任何LL(1)文法都是LR(1)文法 B．任何LL(1)文法都是SLR(1)文法 C．任何SLR(1)文法肯定是LR(1)文法 D．任何LR(1)文法肯定是LALR(1)文法 9、下列叙述正确的是（）。 A．S属性定义属于L属性定义 B．变量类型声明的语法制导定义不是一个L属性定义 C．L属性定义只包含综合属性 D．L属性定义只包含继承属性 10、中间代码生成时所依据的为（）。 A．语法规则B．语法规则 C．语义规则D．等价变换规则 单选题答案 1． A 2． B 3． D 4． A 5． A 6． B 7． B 8． C 9． A 10．C 二、填空题 1、对编译程序而言，输入数据是，输出结果是。 答案：源程序目标程序 2、对于一个文法G而言，如果L(G)中存在某个句子对应两棵不同的那么该文法就称为是二义的。 答案：语法树 3、编译器常用的语法分析方法有和两种。 答案：自底向上、自顶向下 4、程序设计语言的发展带来日渐多变的运行时存储管理方案，主要分为两大类
实验四中间代码生成 一．实验目的： 掌握中间代码的四种形式（逆波兰式、语法树、三元式、四元式）。 二．实验内容： 1、逆波兰式定义:将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表 达式也称做后缀式。 2、抽象（语法）树：运算对象作为叶子结点，运算符作为内部结点。 3、三元式：形式序号：（op,arg1,arg2） 4、四元式：形式（op,arg1,arg2,result） 三、以逆波兰式为例的实验设计思想及算法 (1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出，将该字符入栈。 (5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。 四、程序代码： //这是一个由中缀式生成后缀式的程序 #include<> #include<> #include<> #include<> #define maxbuffer 64 void main() { char display_out(char out_ch[maxbuffer], char ch[32]); //int caculate_array(char out_ch[32]); static int i=0; static int j=0; char ch[maxbuffer],s[maxbuffer],out[maxbuffer]; cout<<"请输入中缀表达式: ";