自底向上分析
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第六章自底向上优先分析方法•教学要求:了解简单优先分折法,掌握算符优先分析法的关系表的构造以及分析过程。
•教学重点:算符优先表构造及算符优先分析法。
1自底向上分析法的基本思想•从输入串开始,朝着文法的开始符号进行最左归约,直到到达文法的开始符号为止。
•工作方式:“移进-归约”方式。
2分析程序模型1)初态时栈内仅有栈底符“#”,读头指针在最左单词符号上。
2)语法分析程序执行的动作:a)移进读入一个单词并压入栈内,读头后移;b)归约检查栈顶若干个符号能否进行归约,若能,就以产生式左部替代该符号串,同时输出产生式编号;c)识别成功移进-归约的结局是栈内只剩下栈底符号和文法开始符号,读头也指向语句的结束符;d)识别失败语法分析程序语法表a+b……#输出带#3例如:有文法如下(1)S→aAcBe(2)A→b(3)A→Ab(4)B→d问:语句abbcde是不是该文法的合法语句?4•例:设文法G(S):(1) S aAcBe(2) A b(3) A Ab(4) B d 试对abbcde进行“移进-归约”分析。
bbcde bbcde b cde de deabbcde eB cA a SB A a 5成功11接受2,3,4,1##S 10归约##aAcBe 9移进2,3,4e ##aAcB 8归约e ##aAc d 7移进de ##aAc 6移进2,3cde ##aA 5归约cde ##a Ab 4移进2bcde ##aA 3归约bcde ##a b 2移进bbcde ##a 1移进abbcde ##0动作输出带输入串栈步骤移进归约的分析过程G[S]:(1)S →aAcBe(2)A →b(3)A →Ab(4)B →d 6遇到的问题:(1)如何找出进行直接归约的简单短语?(2)找出的简单短语应直接归约到哪一个非终结符?关键:确定句柄.常用的分析方法:(1)优先分析法(2)LR分析法7b db ac eSA B A d b a c e S A B A d a c eSA B a c e A B S 没有语法树如何确定句柄?86.1 自底向上优先分析法概述•基本思想:利用文法符号中相邻符号之间的优先关系(谁先规约的优先关系)找出句柄。
编译原理LR分析法编译原理中的LR分析法是一种自底向上的语法分析方法,用于构建LR语法分析器。
LR分析法将构建一个识别句子的分析树,并且在分析过程中动态构建并操作一种非常重要的数据结构,称为句柄(stack)。
本文将详细介绍LR分析法的原理、算法以及在实际应用中的一些技巧。
1.LR分析法的原理LR分析法是从右向左(Right to Left)扫描输入串,同时把已处理的输入串的右侧部分作为输入串的前缀进行分析的。
它的核心思想是利用句柄来识别输入串中的语法结构,从而构建分析树。
为了实现LR分析法,需要识别和操作两种基本的语法结构:可规约项和可移近项。
可规约项指的是已经识别出的产生式右部,可以用产生式左部进行规约。
可移近项指的是当前正在处理的输入符号以及已处理的输入串的右侧部分。
2.LR分析法的算法LR分析法的算法包括以下几个步骤:步骤1: 构建LR分析表,LR分析表用于指导分析器在每个步骤中的动作。
LR分析表包括两个部分:动作(Action)表和状态(Goto)表。
步骤2: 初始化分析栈(stack),将初始状态压入栈中。
步骤3:从输入串中读取一个输入符号,并根据该符号和当前状态查找LR分析表中的对应条目。
步骤4:分析表中的条目可能有以下几种情况:- 移进(shift):将输入符号移入栈中,并将新的状态压入栈中。
- 规约(reduce):将栈中符合产生式右部的项规约为产生式左部,并将新的状态压入栈中。
- 接受(accept):分析成功,结束分析过程。
- 错误(error):分析失败,报告错误。
步骤5:重复步骤3和步骤4,直到接受或报错。
3.LR分析法的应用技巧在实际应用中,为了提高LR分析法的效率和准确性,一般会采用以下几种技巧:-使用LR分析表的压缩表示:分析表中的大部分条目具有相同的默认动作(通常是移进操作),因此可以通过压缩表示来减小分析表的大小。
-使用语法冲突消解策略:当分析表中存在冲突时,可以使用优先级和结合性规则来消解冲突,以确定应该选择的操作。
在自底向上的语法一、什么是自底向上的语法自底向上的语法(Bottom-Up Parsing)是一种常用的语法分析方法,用于将一个字符串根据给定语法规则转化为语法分析树。
与之相对的是自顶向下的语法分析方法,自顶向下的语法分析从根节点开始,逐步将输入的字符串分解为非终结符和终结符,直到得到语法分析树。
而自底向上的语法分析则相反,它从叶子节点开始,逐步合并成非终结符,直到得到语法分析树。
自底向上的语法分析方法通常采用的是操作符优先分析法(Operator Precedence Parsing),也称为算符优先文法。
这种分析方法可以通过构造一个算符优先关系表来进行分析,从而判断字符串是否符合给定的语法规则。
自底向上的语法分析方法适用于各种类型的语言和文法,包括正则文法、上下文无关文法等。
这种方法具有较高的灵活性和适应性,并且能够处理大型复杂的文法和语言。
二、自底向上的语法分析步骤自底向上的语法分析过程可以分为以下步骤:1. 词法分析首先,将输入的字符串进行词法分析,将其划分为一个个单词或记号(Token)。
每个单词或记号都具有一个特定的含义,表示了输入字符串中的一个基本语义单元。
2. 初始化构建一个栈(Stack)用于保存已识别的单词或记号,并初始化一个语法分析表(Parsing Table)用于记录语法规则和操作符的优先级关系。
3. 移入操作从输入的字符串中读取一个未处理的单词或记号,并将其压入栈中。
4. 归约操作不断检查栈中的记号序列是否满足某一语法规则,如果满足,则将该记号序列替换为相应的非终结符,并执行相应的语义动作。
重复这个过程,直到不能再进行归约操作。
5. 接受或错误处理如果最终栈中只剩下一个元素,且该元素为起始符号,则语法分析成功,接受输入的字符串。
如果栈中无法进行归约操作,或者最终栈中还有多余的元素,或者无法匹配到输入字符串的所有部分,则语法分析失败,进行错误处理。
三、算符优先文法算符优先文法是自底向上分析方法的代表,它以操作符的优先级和关联性为基础,构造一个优先关系表来进行分析。
第6章⾃底向上优先分析法⾃底向上分析⽅法,也称移进-归约分析法,粗略地说它的实现思想是对输⼊符号串⾃左向右进⾏扫描,并将输⼊符逐个移⼊⼀个后进先出栈中,边移⼊边分析,⼀旦栈顶符号串形成某个句型的句柄时,(该句柄对应某产⽣式的右部),就⽤该产⽣式的左部⾮终结符代替相应右部的⽂法符号串,这称为归约。
重复这⼀过程直到归约到栈顶中只剩⽂法的开始符号时则为分析成功,也就确认输⼊串是⽂法的句⼦。
本章将在介绍⾃底向上分析思想基础上,着重介绍算符优先分析法。
例6.1,设⽂法G[S]为:(1)S→aAcBe(2)A→b(3)A→Ab(4)B→d对输⼊串abbcde#进⾏分析,检查该符号串是否是G[S]的句⼦。
由于⾃底向上分析的移进-归约过程是⾃顶向下最右推导的逆过程,⽽最右推导为规范推导,⾃左向右的归约过程也称为规范归约。
容易看出对输⼊串abbcde的最右推导为:S aAcBe aAcde aAbcde abbcde由此我们可以构造它的逆过程即归约过程。
先设⼀个后进先出的符号栈,并把句⼦左括号”#”号放⼊栈底。
对上述分析过程也可看成⾃底向上构造语法树的过程,每步归约都是构造⼀棵⼦树,最后当输⼊串结束时刚好构造出整个语法树。
在上述移进-归约或⾃底向上构造语法树的过程中,考虑⼏个问题:u 何时移进?u 何时归约?u 将哪个字符串归约?当⼀个⽂法⽆⼆义性时,那么它对⼀个句⼦的规范推导是唯⼀的,规范规约也必然是唯⼀的。
因⽽每次归约时要找当前句型的句柄,也就是说,任何时候栈中的符号串和剩余的输⼊串组成⼀个句型,当句柄出现在栈顶符号串中时,则可⽤句柄归约,这样⼀直归约到输⼊串只剩结束符,⽂法符号栈中只剩开始符号。
由此可见,⾃底向上分析的关键问题是在分析过程中如何确定句柄,即如何知道何时在栈顶符号串中已形成某句型的句柄。
然⽽⾃底向上的分析算法很多,我们仅在本章和第7章介绍⽬前常⽤的算符优先分析和LR类分析法。
6.1 ⾃底向上优先分析法概述优先分析法⼜可分简单优先法和算符优先分析法。
自底向上设计法自底向上设计法是一种系统设计方法,它从系统的底层开始设计,逐渐向上构建,最终完成整个系统的设计。
以下是自底向上设计法的主要步骤:1. 需求分析需求分析是自底向上设计法的第一步。
在这个阶段,我们需要对系统进行需求收集和分析,明确系统需要实现的功能和性能指标。
同时,我们还需要对系统的约束条件和限制进行了解和分析。
2. 模块划分在需求分析的基础上,我们需要将系统划分为若干个模块。
模块的划分需要根据系统的需求和功能进行考虑,同时还需要考虑到模块之间的耦合度和可维护性。
3. 接口定义在模块划分的基础上,我们需要定义模块之间的接口。
接口的定义需要考虑到模块之间的数据传输和交互方式,以及模块之间的依赖关系。
4. 模块实现在接口定义完成后,我们需要开始实现每个模块的功能。
在实现过程中,需要考虑到每个模块的性能、可扩展性、可维护性和可测试性等因素。
5. 组装测试当所有模块都实现完成后,我们需要将它们组装起来进行测试。
测试的过程需要考虑到每个模块之间的交互和依赖关系,同时还需要对系统的整体性能和功能进行测试。
6. 系统调试在组装测试完成后,我们需要对系统进行调试。
调试的过程需要对系统的各个模块进行逐一排查,找到并修复系统中存在的问题和错误。
7. 系统优化当系统调试完成后,我们需要对系统进行优化。
优化的过程包括对系统的性能、可扩展性、可维护性和可测试性等方面进行改进和提升。
8. 维护升级当系统设计和实现完成后,我们需要对其进行维护和升级。
维护和升级的过程包括对系统的功能进行扩展和优化,同时还需要对系统中存在的问题和错误进行修复和升级。
总之,自底向上设计法是一种系统性、可维护性和可扩展性较好的系统设计方法。
它从系统的底层开始设计,逐渐向上构建,最终完成整个系统的设计。
这种方法能够有效地降低系统的复杂度,提高系统的可维护性和可扩展性,适用于大型、复杂系统的设计和实现。
第6章LR分析法LR(Left to Right Rightmost)分析法,是一种自底向上的分析方法,用于构建给定文法的句子的语法树。
它是由Donald Knuth于1965年首次提出,并成为编译原理课程的重要内容之一LR分析法的核心思想是将输入的符号串从左到右进行分析,并以右边界为参考点来进行规约动作。
其中,"L"表示从左到右扫描符号串,"R"表示使用逆推的方式构建语法树,"rightmost"表示将规约动作应用于右边界才开始构建语法树。
LR分析法分为两个关键步骤:构建LR分析表和执行分析过程。
首先是构建LR分析表。
我们需要构建两个表格,即项目集规范族和LR分析表。
项目集规范族是由多个项目集构成,每个项目集是一组项目的集合。
项目是文法规则的一种特殊形式,它包含文法规则的产生式以及一个“·”,表示正在扫描的位置。
LR分析表是一个二维表,行代表项目集,列代表终结符和非终结符。
表格中的每个条目包含动作和状态信息。
接下来是执行分析过程。
分析过程中需要构建一个分析栈和一个输入缓冲区。
分析栈用来保存已经处理的符号串,输入缓冲区用来保存待处理的符号串。
在分析过程中,根据当前的状态和输入符号,查找LR分析表中的相应条目来确定下一步的动作。
根据动作的类型(移进、规约或接受),对分析栈和输入缓冲区进行相应的操作。
LR分析法的优点是可以处理任意的LR文法,而不仅仅局限于SLR或LALR文法。
它能够进行自动错误恢复,并且适用于那些上下文无关文法的语法结构分析。
然而,LR分析法也存在一些缺点。
首先,构建LR分析表需要消耗大量的时间和空间。
其次,对于一些复杂的文法,可能会出现冲突(reduce-reduce或shift-reduce冲突),需要通过手动修改文法来解决冲突。
总而言之,LR分析法是一种强大的自底向上的分析方法,能够处理广泛的文法,并提供自动错误恢复的功能。
句法分析——CYK分析算法
CYK(Cocke-Younger-Kasami)分析算法是一种自底向上的句法分析算法,用于判断一个句子是否符合一些给定的文法。
CYK算法的基本思想是通过动态规划的方式填充一个二维表格,表格的每个元素表示从一些位置开始的子串是否可以推导出一些非终结符。
具体步骤如下:
1.创建一个二维表格,表格的行表示子串的起始位置,列表示子串的长度。
2.初始化表格的对角线,即对于每个长度为1的子串,查看是否可以推导出一些非终结符。
3.根据文法的产生式规则,从头到尾依次填充表格的每个元素,每个元素的填充值是根据之前填充的元素和文法规则计算得出的。
4.最后,判断起始位置为0,长度为n的子串是否可以推导出文法的起始符号,即表格的第一行最后一个元素是否包含起始符号。
通过上述步骤,可以完成CYK算法的分析过程。
需要注意的是,CYK算法要求文法满足Chomsky范式,即所有产生式规则的右侧要么是单个终结符,要么是两个非终结符。
而且CYK算法只能告诉我们一个句子是否符合文法,但不能给出具体的分析树结构。
bottom up方法Bottom Up方法是一种常用的问题解决思路,也被称为自底向上的方法。
它在解决问题时,从问题的最小部分开始,并将解决方案逐步扩展到更大的部分,直到解决整个问题。
下面将详细介绍Bottom Up方法的特点、应用场景以及实施步骤。
Bottom Up方法的特点在于从问题的最小部分开始解决,逐步扩展到更大的部分。
与之相对的Top Down方法则是从问题的整体出发,逐步分解为更小的子问题来解决。
Bottom Up方法强调问题的细节和局部解决方案的有效性,通过逐步整合这些局部解决方案,最终得到整体解决方案。
这种方法有助于减少问题解决过程中的复杂性,提高解决效率。
Bottom Up方法在许多领域都有广泛的应用,特别是在软件开发、系统设计和管理等方面。
在软件开发中,Bottom Up方法可以从最基础的模块开始,逐步构建更复杂的功能,最终完成整个软件系统的开发。
在系统设计中,Bottom Up方法可以从底层的硬件设备开始,逐步搭建更高层次的系统结构,确保系统的可靠性和稳定性。
在管理中,Bottom Up方法可以鼓励员工参与决策和问题解决过程,提高组织的创造力和执行力。
实施Bottom Up方法的步骤如下:1. 确定问题的整体目标:明确问题的最终目标和期望结果,为解决问题奠定基础。
2. 分解问题为更小的部分:将问题分解为更小、更具体的子问题,以便更好地理解和解决每个子问题。
3. 解决最小部分的问题:从最小的子问题开始,找到解决方案并实施。
这一步可以通过分析、实验或其他方法来完成。
4. 整合局部解决方案:将已解决的局部问题的解决方案整合起来,形成更大的解决方案。
确保各个局部解决方案之间的协调和兼容性。
5. 逐步扩展解决方案:将已整合的解决方案应用到更大的部分,继续解决更复杂的问题。
在这个过程中,需要根据实际情况进行调整和优化。
6. 检查和验证解决方案:对整体解决方案进行检查和验证,确保其满足问题的要求和目标。
自底向上和自顶向下的区别
用两个简单的例子说明一下:
某日小明上数学课,他的老师给了很多个不同的直角三角板让小明用尺子去量三角板的三个边,并将长度记录下来。
两个小时过去,小明完成任务,把数据拿给老师。
老师给他说,还有一个任务就是观察三条边之间的数量关系。
又是两个小时,聪明的小明连蹦带跳走进了办公室,说:“老师,我找到了,三条边之中有两条,它们的平方和约等于另外一条的平方。
”老师拍拍小明的头,“你今天学会了一个定理,勾股定理。
它就是说直角三角形有两边平方和等于第三边的平方和”。
另一个故事,某日老师告诉小明“今天要教你一个定理,勾股定理。
”小明说,“什么是勾股定理呢?”“勾股定理是说,直角三角形中有两条边的平方和等于第三边的平方。
”然后老师给了一大堆直角三角板给小明,让他去验证。
两个小时后,小明告诉老师定理是正确的.
两个故事刚好是语法分析里面对应的两个方法:第一个故事说的是自底向上的分析方法,第二个故事说的是自顶而下的分析方法。
在三维建模软件里也存在这个问题:
自底向上就是先建零件图,然后去组装装配图!三维网技术论坛; b2 c2 d( t9 G" k
自顶向下就是先建装配图,再在装配图中建零件图!
或者先建立一个总装配体的零件图,然后切割成各个零件图!
两种分析方法的根本区别是:自底向上的分析,是从具体到抽象;自顶向下的分析,是从抽象到具体。
两种分析思路恰恰又是哲学思考问题的两大方向。
可见计算机科学与哲学也是相通的.。
自顶向下和自底向上
评估软件有两种不同的方法:自顶向下的评估和自底向上的评估。
在自顶向下的估算方式中,首先对软件项目某些属性的整体值(如整个项目的规模、工作量和成本)进行估算,然后根据这一估算值,软件项目在不同阶段或者软件开发活动中的属性估算值(如在需求分析阶段的工作量)就可以按照在整体工作量的百分比来确定。
例如,假设通过估算某个软件项目的总工作量是120个人月,而需求分析在整个软件项目大约占25%的比例,那么就可以估算出需求分析阶段的工作量是30个人月。
在自底向上估算方式中,首先对软件项目某些属性的部分值进行估算(如某些阶段或者某个软件开发活动的工作量和成本,或者某个软件子系统的规模),然后在此基础上进行综合和累加,得到关于软件项目某些属性整体值的估算值(比如整个软件项目的工作量、成本和规模)。
例如,如果通过分解可以将一个复杂软件系统分解为五个相对独立的子系统,而每个子系统的规模估算值分别为:10000、5000、6000、8000和12000行代码,那么整个软件项目的规模就是上述值的累加即41000行代码。