编译原理2文法和形式语言

编译原理⼀些习题答案第2章形式语⾔基础2.2 设有⽂法G[N]: N -> D | NDD -> 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9(1)G[N]定义的语⾔是什么?(2)给出句⼦0123和268的最左推导和最右推导。

解答：(1)L(G[N])={(0|1|2|3|4|5|6|7|8|9)+} 或L(G[N])={α| α为可带前导0的正整数}(2)0123的最左推导：N ? ND ? NDD ? NDDD ? DDDD ? 0DDD ? 01DD ? 012D ? 0123 0123的最右推导：N ? ND ? N3 ? ND3 N23 ND23 N123 D123 0123268的最左推导：N ? ND ? NDD ? DDD ? 2DDD ? 26D ? 268268的最右推导：N ? ND ? N8 ? ND8 ? N68 ? D68 ? 2682.4 写⼀个⽂法，使其语⾔是奇数的集合，且每个奇数不以0开头。

解答：⾸先分析题意，本题是希望构造⼀个⽂法，由它产⽣的句⼦是奇数，并且不以0开头，也就是说它的每个句⼦都是以1、3、5、7、9中的某个数结尾。

如果数字只有⼀位，则1、3、5、7、9就满⾜要求，如果有多位，则要求第1位不能是0，⽽中间有多少位，每位是什么数字（必须是数字）则没什么要求，因此，我们可以把这个⽂法分3部分来完成。

分别⽤3个⾮终结符来产⽣句⼦的第1位、中间部分和最后⼀位。

引⼊⼏个⾮终结符，其中，⼀个⽤作产⽣句⼦的开头，可以是1－9之间的数，不包括0，⼀个⽤来产⽣句⼦的结尾，为奇数，另⼀个则⽤来产⽣以⾮0整数开头后⾯跟任意多个数字的数字串，进⾏分解之后，这个⽂法就很好写了。

N -> 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | BNB -> 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | B02.7 下⾯⽂法⽣成的语⾔是什么？G1：S->ABA->aA| εB->bc|bBc G2：S->aA|a A->aS解答：B ? bcB ? bBc? bbccB ? bBc? bbBcc ? bbbccc……A ?εA ? aA ? aA ? aA ? aaA ? aa……∴S ? AB ? a m b n c n , 其中m≥0,n≥1即L(G1)={ a m b n c n | m≥0,n≥1} S ? a S ? aA ? aaS ? aaaS ? aA ? aaS ? aaaA ?aaaaS ? aaaaa ……∴S ? a2n+1 , 其中n≥0即L(G2)={ a2n+1 | n≥0}2.11 已知⽂法G[S]: S->(AS)|(b)A->(SaA)|(a)请找出符号串(a)和(A((SaA)(b)))的短语、简单短语和句柄。

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》教学大纲大纲说明课程代码： 3225003总学时： 64 学时（讲课 48 学时，实验16 学时）总学分： 4课程类别：学科基础课适用专业 : 计算机科学与技术（专业）预修要求： C 语言程序设计、 C++ 程序设计、数据结构课程的性质、任务及地位：《编译原理》是计算机科学与技术专业的一门重要基础课。

通过对该课程的学习，使学生掌握编译过程中的相关原理和编译技术，让学生能初步进行编译程序的开发和维护，同时促进提高学生开发软件的能力。

教学目的与基本要求：本课程的目的，通过向学生讲述编译系统的结构、工作流程及编译程序各部分的设计原理和实现技术，使学生既掌握编译技术理论的基础与基本知识，也具有设计、实现、分析和维护编译程序等方面的初步能力。

本课程理论性较强。

因授课对象为工科学生，所以在强调编译系统的构造原理和实现方法的同时，为培养学生的实际工作能力，通过上机实践进一步加深学生对课堂教学内容的理解。

目的是要使学生牢固掌握相关的基本理论和基本方法，并能初步利用上述理论和方法解决简单实际问题。

教学方法和教学手段的建议：在教学方法上，贯彻理论联系实际、“精讲、多练”的原则，进行案例式、启发式的教学，对于一些实际性较强的问题要多采用课堂讨论等方式，以提高学生的思辨能力和学习的主动性；引导学生读书、理解、体悟、运用相结合；提高学生的学习兴趣与热情，培养与发挥学生的提出、分析及解决问题的能力。

教学手段：运用多媒体教学手段 +黑板 +上机实验的手段。

采取课堂讲授、课堂讨论、课后练习与自学等形式。

大纲的使用说明：大纲对课程性质、目的等作简单说明，同时列出各章节要学习的知识点、重点、难点，便于教学时教授重点的安排和学生自学安排。

大纲正文第一章引论学时： 4 学时（讲课 4 学时，实验 0 学时）了解编译的概念；理解编译程序的各组成部分及功能。

本章讲授要点：介绍程序设计语言与编译程序间的关系，主要内容包括：各级程序设计语言的定义、源程序的执行、编译程序的构造、编译程序的分类、形式语言理论与编译实现技术的联系。

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。