编译原理2

编译原理第二版课后习答案编译原理是计算机科学领域中的一门重要学科，它主要研究程序的自动翻译技术，将高级语言编写的程序转换为机器能够执行的低级语言。

编译原理的基本概念和技术是计算机专业学生必须学会的知识之一，而编译原理第二版课后习题则是帮助学生更好地理解课程内容和提高编译器开发能力的重要资源。

本篇文章将对编译原理第二版课后习题进行分析和总结，并提供一些参考答案和解决问题的思路。

一、词法分析词法分析是编译器的第一步，它主要将输入的字符流转换为有意义的词法单元，例如关键字、标识符、常量和运算符等。

在词法分析过程中，我们需要编写一个词法分析程序来处理输入的字符流。

以下是几道词法分析相关的习题：1. 如何使用正则表达式来表示浮点数？答案：[+|-]?(\d+\.\d+|\d+\.|\.\d+)([e|E][+|-]?\d+)?这个正则表达式可以匹配所有的浮点数，包括正负小数、整数和指数形式的浮点数。

2. 什么是语素？举例说明。

答案：语素是构成单词的最小承载语义的单位，例如单词“man”，它由两个语素“ma”和“n”组成。

“ma”表示男性，“n”表示名词。

3. 采用有限状态自动机(Finite State Automata)实现词法分析的优点是什么？答案：采用有限状态自动机(Finite State Automata)实现词法分析的优点是运行速度快，消耗内存小，易于编写和调试，具有可读性。

二、语法分析语法分析是编译器的第二步，它主要检查词法分析生成的词法单元是否符合语法规则。

在语法分析过程中，我们需要编写一个语法分析器来处理词法单元序列。

以下是几道语法分析相关的习题：1. 什么是上下文无关文法？答案：上下文无关文法(Context-Free Grammar, CFG)是一种形式语言，它的语法规则不依赖于上下文，只考虑规则左边的非终结符号。

EBNF是一种常见的上下文无关文法。

2. LR分析表有什么作用？答案：LR分析表是一种自动机，它的作用是给定一个输入符号串，判断其是否符合某个文法规则，并生成语法树。

第二章文法和语言本章讲述目前广泛使用的上下文无关文法。

即用上下文无关文法作为程序设计语言语法的描述工具。

阐明语法的一个工具是文法。

本章将介绍文法和语言的概念。

本章重点：上下文无关文法及其句型分析中的有关问题。

第一节文法的直观概念当我们表述一种语言时，无非是说明这种语言的句子，如果语言只含有有穷多个句子，则只需列出句子的有穷集就行了，但对于有无穷句子的语言来讲，存在着如何给出它的有穷表示的问题。

以自然语言为例，人们无法列出全部句子，但是人们可以给出一些规则，用这些规则来说明（或者定义）句子的组成结构，比如：“我是大学生”。

是汉语的一个句子。

汉语句子可以是由主语后随谓语而成，构成谓语的是动词和直接宾语，我们采用EBNF来表示这种句子的构成规则：〈句子〉∷＝〈主语〉〈谓语〉〈主语〉∷＝〈代词〉|〈名词〉〈代词〉∷＝我|你|他〈名词〉∷＝王明|大学生|工人|英语〈谓语〉∷＝〈动词〉〈直接宾语〉〈动词〉∷＝是|学习〈直接宾语〉∷＝〈代词〉|〈名词〉“我是大学生”的构成符合上述规则，而“我大学生是”不符合上述规则，我们说它不是句子。

这些规则成为我们判别句子结构合法与否的依据。

一旦有了一组规则以后，我们可以按照如下方式用它们去推导或产生句子。

我们开始去找∷＝左端的带有〈句子〉的规则并把它表示成∷＝右端的符号串，这个动作表示成：〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉，然后在得到的串〈主语〉〈谓语〉中，选取〈主语〉或〈谓语〉，再用相应的规则∷＝右端代替之。

比如，选取了〈主语〉,并采用规则〈主语〉∷＝〈代词〉，那么得到：〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉，重复做下去，我们得到句子：“我是大学生”的全部动作过程是：〈句子〉⇒〈主语〉〈谓语〉⇒〈代词〉〈谓语〉⇒我〈谓语〉⇒我〈动词〉〈直接宾语〉⇒我是〈直接宾语〉⇒我是〈名词〉⇒我是大学生符号⇒的含义是，使用一条规则，代替⇒左边的某个符号，产生⇒右端的符号串。

显然，按照上述办法，不仅生成“我是大学生”这样的句子，还可以生成“王明是大学生”，“王明学习英语”，“我学习英语”，“他学习英语”，“你是工人”，“你学习王明”等几十个句子。

编译原理课后答案1. 什么是编译原理？编译原理是计算机科学领域的一个重要分支，研究如何将高级程序设计语言表示的程序转化为计算机能够执行的机器语言代码。

编译原理主要涉及词法分析、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内容。

2. 为什么需要编译原理？在计算机科学领域中，人们使用高级编程语言来编写程序。

但是，计算机只能理解机器语言，因此需要将高级语言转换为机器语言，以便计算机能够执行程序。

编译原理的作用就是实现这种高级语言到机器语言的转换过程。

3. 编译过程的主要步骤有哪些？编译过程主要包含以下几个步骤：3.1 词法分析词法分析是将源代码分解成一个个的标记（Token）的过程。

一个标记代表源代码中的一个基本单元，例如关键字、标识符、运算符、常量等。

词法分析器通常使用有限自动机（DFA）来实现。

3.2 语法分析语法分析是将词法分析产生的标记序列组织成抽象语法树（Abstract Syntax Tree）的过程。

它通过分析语法规则来确定源代码的结构和语义。

常用的语法分析方法有自顶向下的LL分析和自底向上的LR分析。

3.3 语义分析语义分析是对程序的语义进行静态检查和语义处理的过程。

它会检查程序是否符合语言的语义规范，并进行类型检查等处理。

语义分析将产生中间表示（Intermediate Representation，IR），用于后续的代码生成和优化。

3.4 中间代码生成中间代码生成是将源代码转化为一种中间表示的过程，中间表示通常是一种高级的抽象语言，方便进行后续的代码优化和目标代码生成。

3.5 代码优化代码优化是通过对中间代码进行分析和变换，改进程序的执行效率和资源利用率的过程。

代码优化的目标是生成更高效的目标代码，提高程序的执行速度和资源利用率。

3.6 目标代码生成目标代码生成是将中间代码转化为特定目标机器的机器代码的过程。

目标机器可以是计算机的硬件平台，也可以是虚拟机等。

3.7 符号表管理符号表是编译器中用于存储程序中的标识符信息的数据结构。

第2章形式语言的基本知识习题答案第 1 题文法G＝({A,B,S},{a,b,c},P,S)其中P 为：S→Ac|aBA→abB→bc写出L(G[S])的全部元素。

答案：L(G[S])={abc}第 2 题文法G[N]为：N→D|NDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9G[N]的语言是什么？答案: 允许0 开头的非负整数或者G[N]的语言是V+。

V={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}第3题为只包含数字、加号和减号的表达式，例如9-2＋5，3-1，7等构造一个文法。

答案：G[S]:S->S+D|S-D|DD->0|1|2|3|4|5|6|7|8|9第 4 题已知文法G[Z]：Z→aZb|ab写出L(G[Z])的全部元素。

答案：L(G[Z])={a n b n|n>=1}第 5 题（答案不唯一）写一文法，使其语言是偶正整数的集合。

要求：(1) 允许0 打头；(2)不允许0 打头。

答案：(1)允许 0 开头的偶正整数合的文法E→NT|DT→NT|DN→D|1|3|5|7|9D→0|2|4|6|8(2)不允许 0 开头的偶正整数集合的文法E→NT|DT→FT|GN→D|1|3|5|7|9D→2|4|6|8F→N|0G→D|0第 6 题已知文法G：<表达式>::=<项>｜<表达式>＋<项><项>::=<因子>｜<项>*<因子><因子>::=（<表达式>）｜i试给出下述表达式的最左推导及语法树。

（1）i+(i+i)（2）i+i*i答案：(1) <表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<因子>=><表达式>＋（<表达式>）=><表达式>＋（<表达式>＋<项>）=><表达式>＋（<表达式>＋<因子>）=><表达式>＋（<表达式>＋i）=><表达式>＋（<项>＋i）=><表达式>＋（<因子>＋i）=><表达式>＋（i＋i）=><项>＋（i＋i）=><因子>＋（i＋i）=>i＋（i＋i）(2) <表达式>=><表达式>＋<项>=><表达式>＋<项>*<因子>=><表达式>＋<项>*i=><表达式>＋<因子>*i=><表达式>＋i*i=><项>＋i*i=><因子>＋i*i=>i＋i*i第7 题为句子i+i*i 构造两棵语法树，从而证明下述文法G[〈表达式〉]是二义的。

编译原理第二章-课后题答案本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第二章3.何谓“标志符”，何谓“名字”，两者的区别是什么答：标志符是一个没有意义的字符序列，而名字却有明确的意义和属性。

4.令+、*和↑代表加、乘和乘幂，按如下的非标准优先级和结合性质的约定，计算1+1*2↑2*1↑2的值。

（1）优先顺序（从高到低）为+、*和↑，同级优先采用左结合。

（2）优先顺序为↑、+、*，同级优先采用右结合。

答：（1）1+1*2↑2*1↑2=2*2↑2*1↑2=4↑2*1↑2=4↑2↑2=16↑2=256（2）1+1*2↑2*1↑2=1+1*2↑2*1=1+1*4*1=2*4*1=2*4=86.令文法G6为N-〉D|NDD-〉0|1|2|3|4|5|6|7|8|9（1）G6的语言L（G6）是什么（2）给出句子0127、34、568的最左推导和最右推导。

答：（1）由0到9的数字所组成的长度至少为1的字符串。

即：L（G6）={d n|n≧1,d∈{0,1,…,9}}（2）0127的最左推导：N=>ND=>NDD=>NDDD=>DDDD=>0DDD=>01DD=>012D=>01270127的最右推导：N=>ND=>N7=>ND7=>N27=>ND27=>N127=>D127=>0127（其他略）7.写一个文法，使其语言是奇数集，且每个奇数不以0开头。

答：G（S）：S->+N|-NN->ABC|CC->1|3|5|7|9A->C|2|4|6|8B->BB|0|A|ε［注］：可以有其他答案。

［常见的错误］：N->2N+1原因在于没有理解形式语言的表示法，而使用了数学表达式。

8.令文法为E->T|E+T|E-TT->F|T*F|T/FF->(E)|i(1)给出i+i*i、i*(i+i)的最左推导和最右推导。

《编译原理》第2章文法和语言的形式定义编译原理是计算机科学中的一门重要课程，它研究的是将高级程序语言翻译成机器语言的方法和技术。

在编译原理中，文法和语言的形式定义是非常重要的概念，本文将围绕这个主题展开详细的讨论。

第2章《文法和语言的形式定义》主要介绍文法和语言的概念、应用及其形式定义的方法。

文法是描述语言结构和语法规则的形式化产物，而语言则是文法所描述的符号集合。

在编译原理中，我们需要通过形式定义的方式来描述和理解程序语言的结构和规则。

下面将对文法和语言的形式定义进行详细解释。

1.文法的定义文法是由产生式（Production）组成的四元组(G,N,P,S)，其中：-G：表示文法-N：表示非终结符集合，即一组可以推导出或展开的符号。

-T：表示终结符集合，即不再进行推导或展开的符号。

-P：表示产生式规则集合，是一组指定如何生成目标符号串的规则。

-S：表示一个特殊的非终结符，称为开始符号或起始符号，表示文法的初始状态。

文法的定义可以采用两种形式：巴科斯-诺尔范式（Backus-Naur Form，BNF）和扩充背景文法表达式（Extended Backus-Naur Form，EBNF）。

BNF是最常用的文法定义方法，它使用产生式规则来描述语言的结构和规则。

2.产生式的定义产生式规定了如何用一个符号串替换或展开另一个符号串。

一个产生式由一个非终结符和一个由非终结符和终结符组成的字符串组成。

例如，产生式A->BC，表示用符号串BC替换非终结符A。

产生式可以有多个产生式体，每个产生式体之间使用“，”符号分隔。

例如，产生式A->B，C，表示非终结符A可以被替换成非终结符B或C。

产生式体中可以使用如下符号：-终结符：表示语法中不再与其他符号进行推导的符号，如数字、运算符、关键字等。

-非终结符：表示语法中可以被进一步推导的符号。

-空串：表示不产生任何字符的特殊终结符。

-ε：表示空串。

3.语言的定义语言是符合一些特定文法规则的所有符号串的集合。