语法与语义分析

编译原理之语法分析与语义分析
语法分析（英语：syntactic analysis，也叫 parsing）是根据某种给定的对由单词序列（如英语单词序列）构成的输⼊⽂本进⾏分析并确定其语法结构的⼀种过程。

语法分析器使⽤由词法分析器⽣成的各个词法单元的第⼀个分量来创建树形的中间表⽰。

语义分析是审查源程序有⽆语义错误，为代码⽣成阶段收集类型信息。

语义分析器（semantic analyzer）使⽤语法树和符号表中的信息来检查源程序是否和语⾔定义的语义⼀致。

它同时也收集类型信息，并把这些信息存放在语法树或符号表中，以便在随后的中间代码⽣成过程中使⽤。

语言的语法与语义语言是人类社会交流的重要工具，人们通过语言来表达自己的思想、感情和意愿。

而要使用语言进行有效的交流，就需要了解语法和语义这两个重要概念。

本文将从语法和语义的定义、联系以及在语言中的作用等方面进行探讨。

语法是语言的基础结构，是用来组织和规范语言表达的一套规则。

它包括语言的词汇、句法和语法规则等。

语法的作用主要是使语言的表达更为准确和清晰。

在语言中，词汇是构成语法的基本单位，它们通过句法规则被组织成各种形式的句子，从而传递信息。

句法规则决定了不同词汇之间的组合方式和顺序。

例如，在英语中，主语通常位于句子的开头，而谓语动词则紧随其后。

除了语法规则，语义是语言中另一个重要的组成部分。

语义关注的是词汇、短语和句子等在实际意义上所表达的含义。

它研究的是语言的意义和语言符号之间的关系。

语义通过词汇的搭配、短语的语义组合和句子的语义成分等方式来进行表达。

例如，在英语中，我们可以使用不同的词汇来表达相同的意思，如“big”和“large”都可以表示“大”的含义。

此外，语义还研究了词语之间的逻辑关系，如同义词、反义词和上下位词等。

语法和语义在语言中密不可分，相辅相成。

语法提供了语言的框架和结构，使得语言能够被理解和使用。

而语义则赋予了语言以意义和信息，使语言能够表达思想和感情。

一句话要达到有效的交流，既要符合语法的要求，又要传递准确的语义信息。

因此，对于使用者而言，既需要掌握语法规则，又要理解语义含义。

在语言学的研究中，语法和语义也有着各自的分支领域。

语法学主要研究语言的结构和规则，分析语法现象和句法关系，并提出相关的理论和模型，如生成语法和转换生成语法等。

而语义学则注重探究语言的意义和语义关系，研究词义、句义、篇章语义等问题，并通过语义理论来解释这些问题，如逻辑语义学、构式语义学等。

总结起来，语法和语义是语言学中两个至关重要的概念。

语法确保了语言的结构和组织，使语言变得可理解和可使用；而语义则赋予了语言以意义和信息，使语言能够表达思想和感情。

编程语言的语法与语义分析编程语言是程序员用来编写计算机程序的一种人造语言。

它具有自己的语法和语义规则，用以描述计算机程序的结构和行为。

在编写程序时，程序员需要通过语法和语义分析来确保程序的正确性和可靠性。

一、语法分析语法分析是编程语言的第一步，它用于检查程序中的语法错误。

语法是一种规则系统，用于定义编程语言中有效语句和表达式的结构。

通过语法分析，程序员可以确定程序是否符合语法规则。

常见的语法分析方法包括上下文无关文法和词法分析。

1. 上下文无关文法上下文无关文法（Context-Free Grammar）是一种形式化的语言描述工具，用于定义编程语言的语法。

它由一组产生式（Production Rules）组成，每个产生式描述了一个语法结构的生成方式。

通过上下文无关文法，程序员可以将程序按照规定的语法结构进行构造。

例如，C语言中的产生式可以定义为"E -> E + T"，表示表达式E的生成方式为"E加T"。

2. 词法分析词法分析（Lexical Analysis）是语法分析的一部分，用于将程序源代码划分为一个个的词法单元（Tokens）。

词法单元是编程语言的最小单位，包括关键字、标识符、操作符等。

通过词法分析，程序员可以检查程序中的词法错误，并将其转化为更易于处理的数据结构。

例如，在C语言中，"for(int i=0; i<10; i++)"可以被词法分析为"for"、"("、"int"、"i"、"="、"0"、";"、"i"、"<"、"10"、";"、"i++"、")"等词法单元。

词法分析、语法分析、语义分析词法分析（Lexical analysis或Scanning）和词法分析程序（Lexical analyzer或Scanner） 词法分析阶段是编译过程的第⼀个阶段。

这个阶段的任务是从左到右⼀个字符⼀个字符地读⼊源程序，即对构成源程序的字符流进⾏扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。

词法分析程序实现这个任务。

词法分析程序可以使⽤lex等⼯具⾃动⽣成。

语法分析（Syntax analysis或Parsing）和语法分析程序（Parser） 语法分析是编译过程的⼀个逻辑阶段。

语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下⽂⽆关⽂法描述.语义分析（Syntax analysis） 语义分析是编译过程的⼀个逻辑阶段. 语义分析的任务是对结构上正确的源程序进⾏上下⽂有关性质的审查, 进⾏类型审查.例如⼀个C程序⽚断: int arr[2],b; b = arr * 10; 源程序的结构是正确的. 语义分析将审查类型并报告错误:不能在表达式中使⽤⼀个数组变量,赋值语句的右端和左端的类型不匹配.Lex ⼀个词法分析程序的⾃动⽣成⼯具。

它输⼊描述构词规则的⼀系列正规式,然后构建有穷⾃动机和这个有穷⾃动机的⼀个驱动程序,进⽽⽣成⼀个词法分析程序.Yacc ⼀个语法分析程序的⾃动⽣成⼯具。

它接受语⾔的⽂法,构造⼀个LALR(1)分析程序.因为它采⽤语法制导翻译的思想,还可以接受⽤C语⾔描述的语义动作,从⽽构造⼀个编译程序. Yacc 是 Yet another compiler compiler的缩写.源语⾔（Source language）和源程序（Source program） 被编译程序翻译的程序称为源程序,书写该程序的语⾔称为源语⾔.⽬标语⾔（Object language or Target language）和⽬标程序（Object program or Target program） 编译程序翻译源程序⽽得到的结果程序称为⽬标程序, 书写该程序的语⾔称为⽬标语⾔.中间语⾔（中间表⽰）（Intermediate language(representation)） 在进⾏了语法分析和语义分析阶段的⼯作之后，有的编译程序将源程序变成⼀种内部表⽰形式，这种内部表⽰形式叫做中间语⾔或中间表⽰或中间代码。

语法分析语义成分、语义特征、语义指向语法分析汉语语法的系统研究始于百年前的《马氏文通》。

学者们一直忙于进行对句法结构中句子成分和词类及句型的分析，即作句法分析，对语义分析和语用分析也涉及一点，大都是不自觉的。

20世纪80年代开始，由于受到国外语法新理论的启发，如生成语法、格语法、功能语法、认知语法，特别是受了符号学的启发，我国学者结合汉语语法研究的实际明确提出了语法研究的三个层面的新理论。

他们认为语法研究应包含句法分析、语义分析和语用分析三方面的内容，应该分清三者并结合起来研究，要加强语义和语用方面的研究，其中对语义方面提出了较多的分析方法。

在吸收了三个层面理论。

但对术语和分析方法没有作定义式说明。

有必要在此对三者作简要的介绍。

句法分析：找出句法结构中的句法成分、指名构成成分的词语类别和词、语、句的整体类型或格式等，也就是对语法单位之间的结构关系和语法单位的类型进行的分析。

语义分析：指出句中动词与有关联的名词语所指事物之间的语义关系，即动作与施事、受事、遇事、工具、时间、处所等关系以及指出其他词语之间的语义关系，如领属、同位、方式等；此外，还包括语义成分、语义指向、语义特征等的分析。

简言之，指语法单位之间的语义关系的分析，实际上是客观事理关系的分析。

语用分析：包括话题和说明、表达重点、语境、省略和倒桩、语气和语调(停顿、重音、句调的升降)等的分析，也就是语言符号与它的使用者、使用环境之间的关系的分析。

下面举几个例子作句法分析：(1)狼咬死了他家的羊。

(带宾主谓句、主动句)主谓动宾中补定中定中(2)狼把他家的羊咬死了。

("把"字句)主谓状中中补(3)他家的羊被狼咬死了。

("被"字句)主谓定中状中定中中补附：这里的"三个层面"也叫"三个平面"，指句法、语义、语用，有的学者称"结构、语义、表达"三个方面，有的学者称"语表、语里、语值"小三角。

词法分析一、实验目的设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。

二、实验要求2.1 待分析的简单的词法（1）关键字：begin if then while do end所有的关键字都是小写。

（2）运算符和界符:= + - * / < <= <> > >= = ; ( ) #（3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义：ID = letter (letter | digit)*NUM = digit digit*（4）空格有空白、制表符和换行符组成。

空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。

2.2 各种单词符号对应的种别码：输入：所给文法的源程序字符串。

输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。

其中：syn为单词种别码；token为存放的单词自身字符串；sum为整型常数。

例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列：(1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)……标识符（需进一步判断是否为关键字）数字+=+-=-词法分析状态转换图（终结状态右上角*表示多读一个符号）三、词法分析程序的算法思想：算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。

3.1 主程序示意图：主程序示意图如图3-1所示。

其中初始包括以下两个方面： ⑴ 关键字表的初值。

关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。

如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。

关键字表为一个字符串数组，其描述如下：Char *rwtab[6] = {“begin ”, “if ”, “then ”, “while ”, “do ”, “end ”,};图3-1（2）程序中需要用到的主要变量为syn,token 和sum 3.2 扫描子程序的算法思想：首先设置3个变量：①token 用来存放构成单词符号的字符串；②sum 用来存放整型单词；③syn 用来存放单词符号的种别码。

语言学中的句法与语义分析语言学是研究语言的科学，而其中的句法和语义分析则是研究句子语法和含义的学科。

句法和语义分析是语言学研究的重要分支，它们的研究能够从不同角度深入探究语言的结构和运用。

句法分析是指研究句子语法结构的过程，也称为语法分析。

句法分析的目的是通过对句子的成分和结构进行分类和分析，确定句子的基本要素以及它们之间的关系。

句法分析的主要方法是句子成分分析法。

句子成分分析法通过对句子中各个成分进行分类、依据从句意义和结构上建立成分之间的关系的方式，从语法的角度解读句子的结构。

句子成分分为主语、谓语、宾语、表语、定语、状语和补语等，它们各自具有不同的语法特征和语义意义。

主语是句子的核心组成部分，它通常是动作的施事者，主语通常在句子中起主导作用。

谓语是句子的核心所在，它通常表示动作的完成情况，谓语与主语之间必须存在关联关系。

宾语是动作的承受者，通常在句中充当与谓语对应的语法成分，宾语通常是句子的次重要成分。

表语是句子中陈述性名词、形容词或代词，它与主语连词或谓语连用，表达主语的属性或状态。

定语通常修饰名词、代词或数词等，定语在句子中起補充说明的作用。

状语是修饰动词、形容词、副词、句子等成份的语法成分，它通常以副词、介词或子句等表示状语的类型，状语在句子中起修饰作用。

补语是补充说明句子谓语或主语的成分，它通常分为宾补和表补两种类型。

语义分析是指研究句子意义的过程，也称为语义分析。

语义分析的目的是识别句子中所包含的信息、思想或观点，并解读其含义和逻辑关系。

语义分析的主要方法是语义分析法。

语义分析法通过分析句子的成分、词义和上下文等因素，确定句子的含义和语用功能。

语义分析关注语言的实际意义，以及言语交际中的意图和目的。

语义分析的关键是词义分析，词义分析是指解释单词或短语的含义和用法。

词义分析的基础是词汇的知识，它需要考虑到单词组成和语境等多个方面的信息。

在词义分析中，我们会对单词进行分类、归纳和解释。

自然语言处理中的语法与语义分析自然语言处理（Natural Language Processing，简称NLP）是计算机科学与人工智能领域中的一个重要研究方向，旨在让计算机能够理解、处理和生成自然语言的信息。

而语法与语义分析是NLP中的两个重要组成部分，它们在处理和分析文本的过程中发挥着关键的作用。

本文将重点探讨自然语言处理中的语法与语义分析的概念、技术及应用。

第一节：语法分析语法分析（Syntactic Analysis）是自然语言处理中的一项重要任务，旨在确定一段文本中的各个单词或短语之间的句法关系。

语法分析通常采用上下文无关文法（Context-Free Grammar，简称CFG）来描述和分析句子的结构。

常用的语法分析方法包括依存句法分析和短语结构句法分析。

依存句法分析（Dependency Parsing）是指通过分析句子中词与词之间的依存关系，构建依存树来描述句子的结构。

依存句法分析可以帮助我们理解句子中单词之间的关系，如主谓关系、修饰关系等。

依存句法分析在机器翻译、信息抽取等任务中都有广泛应用。

短语结构句法分析（Phrase Structure Parsing）是指通过分析句子中短语与短语之间的组合关系，确定句子的结构。

短语结构句法分析通常使用上下文无关文法来描述句子的组成结构，常见的方法有基于规则的短语结构分析和基于统计的短语结构分析。

第二节：语义分析语义分析（Semantic Analysis）是自然语言处理中的另一个重要任务，旨在理解和解释句子的含义。

语义分析的主要目标是将自然语言表达转换为形式化的逻辑表示，如一阶逻辑表达式或谓词逻辑表达式，以方便计算机对其进行进一步处理。

常用的语义分析方法包括词义消歧、语义角色标注和语义关系提取等。

词义消歧（Word Sense Disambiguation）是指确定一词在不同上下文中的实际含义的过程。

在自然语言处理中，一个词可能有多种不同的含义，而词义消歧的目标就是准确判断上下文中该词的实际含义，以确保句子的理解和表达的准确性。