编译原理及实践冯博琴冯岚教程中文版课后答案

5.1 考虑以下的文法：S→S;T|TT→a（1）为这个文法构造LR(0)的项目集规范族。

（2）这个文法是不是LR(0)文法？如果是，则构造LR(0)分析表。

（3）对输入串“a;a”进行分析。

解：（1）拓广文法G[S’]：0：S’→S1：S→S;T2：S→T3：T→a构造LR(0)项目集规范族（2）该文法不存在“归约－归约”和“归约－移进”冲突，因此是LR(0)文法。

LR(0)分析表如下：（3）对输入串“a;a”进行分析如下：5.2 证明下面文法是SLR(1)文法，但不是LR(0)文法。

S→AA→Ab|bBaB→aAc|a|aAb解：文法G[S]：0：S→A1：A→Ab2：A→bBa3：B→aAc4：B→a5：B→aAb状态5存在“归约－移进”冲突，状态9存在“归约－归约”冲突，因此该文法不是LR(0)文法。

状态5：FOLLOW(B)＝｛a｝，因此，FOLLOW(B)∩｛b｝＝Φ状态9：FOLLOW(B)＝｛a｝，FOLLOW(A)＝｛#，b，c｝，因此FOLLOW(B)∩FOLLOW(A)＝Φ该SLR(1)分析表无重定义，因此该文法是SLR(1)文法，不是LR(0)文法。

5.3 证明下面文法是LR(1)文法，但不是SLR(1)文法。

S→AaAb|BbBaA→εB→ε解：拓广文法G[S’]：0：S’→S1：S→AaAb2：S→BbBa3：A→ε4：B→ε＝｛a,b｝，即FOLLOW(A)∩FOLLOW(B)＝｛a,b｝≠Φ，所以该文法不是SLR(1)文法。

构造LR(1)项目集规范族：分析表无重定义，说明该文法是LR(1)文法，不是SLR(1)文法。

5.4 考虑以下的文法：E→EE＋E→EE*E→a（1）为这个文法构造LR(1)项目集规范族。

（2）构造LR(1)分析表。

（3）为这个文法构造LALR(1)项目集规范族。

（4）构造LALR(1)分析表。

（5）对输入符号串“aa*a+”进行LR(1)和LALR(1)分析。

编译原理第二版课后习答案《编译原理》课后习题答案第一章第 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。

表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工作。

第二章 词法分析2.1 完成下列选择题： (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M1和M2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) DFA M(见图2-1)接受的字集为 。

a. 以0开头的二进制数组成的集合 b. 以0结尾的二进制数组成的集合 c. 含奇数个0的二进制数组成的集合 d. 含偶数个0的二进制数组成的集合 【解答】 (1) c (2) c (3) d图2-1 习题的DFA M2.2 什么是扫描器？扫描器的功能是什么？ 【解答】 扫描器就是词法分析器，它接受输入的源程序，对源程序进行词法分析并识别出一个个单词符号，其输出结果是单词符号，供语法分析器使用。

通常是把词法分析器作为一个子程序，每当词法分析器需要一个单词符号时就调用这个子程序。

每次调用时，词法分析器就从输入串中识别出一个单词符号交给语法分析器。

2.3 设M=({x,y}, {a,b}, f, x, {y})为一非确定的有限自动机，其中f 定义如下： f(x,a)={x,y} f {x,b}={y} f(y,a)=Φ f{y,b}={x,y} 试构造相应的确定有限自动机M ′。

【解答】 对照自动机的定义M=(S,Σ,f,So,Z)，由f 的定义可知f(x,a)、f(y,b)均为多值函数，因此M 是一非确定有限自动机。

先画出NFA M 相应的状态图，如图2-2所示。

图2-2 习题的NFA M用子集法构造状态转换矩阵，如表表2-1 状态转换矩阵1b将转换矩阵中的所有子集重新命名，形成表2-2所示的状态转换矩阵，即得到 M ′=({0,1,2},{a,b},f,0,{1,2})，其状态转换图如图2-3所示。

编译原理及实现课后习题解答2.1设字母表A={a}，符号串x=aaa，写出下列符号串及其长度：x0,xx,x5 以及A+和A*.x0=(aaa)0=ε| x0|=0xx=aaaaaa |xx|=6x5=aaaaaaaaaaaaaaa | x5|=15A+ =A1∪A2∪ …. ∪A n∪…={a,aa,aaa,aaaa,aaaaa…}A* = A0 ∪A1 ∪A2 ∪…. ∪A n ∪…={ε,a,aa,aaa,aaaa,aaaaa…}2.2令∑={a，b，c}，又令x=abc，y=b，z=aab，写出如下符号串及它们的长度：xy，xyz，（xy）3xy=abcb |xy|=4xyz=abcbaab |xyz|=7(xy)3=(abcb)3 =abcbabcbabcb | (xy)3 |=122.3设有文法G[S]：S∷=SS*|SS+|a，写出符号串aa+a*规范推导，并构造语法树。

S => SS* => Sa* => SS+a* => Sa+a* => aa+a*SS S *S S + aa a2.4 已知文法G[Z]：Z∷=U0∣V1 、U∷=Z1∣1 、V∷=Z0∣0 ,请写出全部由此文法描述的只含有四个符号的句子。

Z=>U0=>Z10=>U010=>1010Z=>U0=>Z10=>V110=>0110Z=>V1=>Z01=>U001=>1001Z=>V1=>Z01=>V101=>01012.5已知文法G[S]：S∷=AB A∷=aA︱εB∷=bBc︱bc , 写出该文法描述的语言。

A∷=aA︱ε描述的语言: {a n|n>=0}B∷=bBc︱bc 描述的语言：{b n c n|n>=1}L(G[S])={a n b m c m|n>=0,m>=1}2.6已知文法E∷=T∣E+T∣E-T 、T∷=F∣T*F∣T/F 、F∷=(E)∣i，写出该文法的开始符号、终结符号集合V T、非终结符号集合V N。

《编译原理》习题解答：第一次作业：P14 2、何谓源程序、目标程序、翻译程序、汇编程序、编译程序和解释程序？它们之间可能有何种关系？答：被翻译的程序称为源程序；翻译出来的程序称为目标程序或目标代码；将汇编语言和高级语言编写的程序翻译成等价的机器语言，实现此功能的程序称为翻译程序；把汇编语言写的源程序翻译成机器语言的目标程序称为汇编程序；解释程序不是直接将高级语言的源程序翻译成目标程序后再执行，而是一个个语句读入源程序，即边解释边执行；编译程序是将高级语言写的源程序翻译成目标语言的程序。

关系：汇编程序、解释程序和编译程序都是翻译程序，具体见P4 图 1.3。

P14 3、编译程序是由哪些部分组成？试述各部分的功能？答：编译程序主要由8个部分组成：（1）词法分析程序；（2）语法分析程序；（3）语义分析程序；（4）中间代码生成；（5）代码优化程序；（6）目标代码生成程序；（7）错误检查和处理程序；（8）信息表管理程序。

具体功能见P7-9。

P14 4、语法分析和语义分析有什么不同？试举例说明。

答：语法分析是将单词流分析如何组成句子而句子又如何组成程序，看句子乃至程序是否符合语法规则，例如：对变量x：= y 符合语法规则就通过。

语义分析是对语句意义进行检查，如赋值语句中x与y类型要一致，否则语法分析正确，语义分析则错误。

P15 5、编译程序分遍由哪些因素决定？答：计算机存储容量大小；编译程序功能强弱；源语言繁简；目标程序优化程度；设计和实现编译程序时使用工具的先进程度以及参加人员多少和素质等等。

补充：1、为什么要对单词进行内部编码？其原则是什么？对标识符是如何进行内部编码的？答：内部编码从“源字符串”中识别单词并确定单词的类型和值；原则：长度统一，即刻画了单词本身，也刻画了它所具有的属性，以供其它部分分析使用。

对于标识符编码，先判断出该单词是标识符，然后在类别编码中写入相关信息，以表示为标识符，再根据具体标识符的含义编码该单词的值。

The exercises of Chapter Four4.2Grammar: A → ( A ) A | εAssume we have lookahead of one token as in the example on p. 144 in the text book. Procedure A()if (LookAhead() ∈{‘(‘}) thenCall Expect(‘(‘)Call A()Call Expect (‘)’)Call A()elseif (LookAhead()∈{‘)‘, $}) thenreturn()else/* error */fifiend4.3 Given the grammarstatement→assign-stmt|call-stmt|otherassign-stmt→identifier:=expcall-stmt→identifier(exp-list)[Solution]First, convert the grammar into following forms:statement→identifier:=exp | identifier(exp-list)|otherThen, the pseudocode to parse this grammar:Procedure statementBeginCase token of( identifer : match(identifer);case token of( := : match(:=);exp;( (: match(();exp-list;match());else error;endcase(other: match(other);else error;endcase;end statement4.7 aGrammar: A → ( A ) A | εFirst(A)={(,ε } Follow(A)={$,)}4.7 bSee theorem on P.178 in the text book1.First{(}∩First{ε}=Φ2.ε∈Fist(A), First(A) ∩Follow(A)= Φboth conditions of the theorem are satisfied, hence grammar is LL(1)4.9 Consider the following grammar:lexp→atom|listatom→number|identifierlist→(lexp-seq)lexp-seq→lexp, lexp-seq|lexpa. Left factor this grammar.b. Construct First and Follow sets for the nonterminals of the resulting grammar.c. Show that the resulting grammar is LL(1).d. Construct the LL(1) parsing table for the resulting grammar.e. Show the actions of the corresponding LL(1) parser, given the input string (a,(b,(2)),(c)). [Solution]a.lexp→atom|listatom→number|identifierlist→(lexp-seq)lexp-seq→lexp lexp-seq’lexp-seq’→, lexp-seq|εb.First(lexp)={number, identifier, ( }First(atom)={number, identifier}First(list)={( }First(lexp-seq)={ number, identifier, ( }First(lexp-seq’)={, , ε}Follow(lexp)={, $, } }Follow(atom)= {, $, } }Follow(list)= {, $, } }Follow(lexp-seq)={$, } }Follow(lexp-seq’)={$,} }c. According to the defination of LL(1) grammar (Page 155), the resulting grammar is LL(1) as each table entry has at most one production as shown in (d).4.10 aLeft factored grammar:1. decl → type var-list2. type → int3. type → float4. var-list → identifier B5. B → , var-list6. B→ ε4.10 b4.10 c4.10 e4.12 a. Can an LL(1) grammar be ambigous? Why or Why not?b. Can an ambigous grammar be LL(1)? Why or Why not?c. Must an unambigous grammar be LL(1)? Why or Why not?[Solution]Defination of an ambiguous grammar: A grammar that generates a string with two distinct parse trees. (Page 116)Defination of an LL(1) grammar: A grammar is an LL(1) grammar if the associatied LL(1) parsing table has at most one priduction in each table entry.a.An LL(1) grammar can not be ambiguous, since the defination implies that an unambiguous parse canbe constructed using the LL(1) parsing tableb.An ambiguous grammar can not be LL(1) grammar, but can be convert to be ambiguous by usingdisambiguating rule.c.An unambiguous grammar may be not an LL(1) grammar, since some ambiuous grammar can beparsed using LL(K) table, where K>1.4.13Left recursive grammars can not be LL(1):Consider a grammar with a production A →A βwith symbol t in its first set. IF A is on the top of the stack and the current look-ahead token is t, A will be popped off the stack and then βwill be pushed onto the stack followed by A. A will again be the top of the stack and the look-ahead token will still be t, so it will repeat again, and again, infinitely, or until you get a stack overflow.Note: The first set for the recursive production will have a non-empty intersection with the first set for the terminating production, which will lead to a conflict when creating the LL(1) table.。

1.翻译程序：能够将某种语言写的程序转换成另一种语言的程序，而且后者与前者在逻辑上是等价的。

编译程序：是一种将高级语言程序(源程序)翻译成低级语言(目标程序)的程序解释程序：接受某高级语言的一个语句输入，进行解释并控制计算机执行，马上得到这句的执行结果，然后再接受下一句。

源程序：被翻译的程序。

目标程序：翻译后的程序。

遍：对源程序或源程序的中间结果从头到尾扫描一次，并作有关的加工处理，生成新的中间结果或目标程序。

编译前端：主要指与源语言有关，与目标语言无关的部分，通常包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成，与机器无关部分的代码优化编译后端：指与目标机器有关的部分。

如与机器有关的优化、目标代码生成2.高级语言程序有哪两种执行方式？其特点是什么？阐述其主要异同点。

答：高级语言程序有编译程序和解释程序两种执行方式；编译程序（Compiler）——将高级程序设计语言程序翻译成逻辑上等价的低级语言(汇编语言,机器语言)程序的翻译程序。

解释程序（Interpreter）——将高级程序设计语言写的源程序作为输入，边解释边执行源程序本身，而不产生目标程序的翻译程序。

3.编译过程可分为哪些阶段？各个阶段的主要任务是什么？答：编译过程逻辑上可分为五个阶段：词法分析、语法分析、语义分析与中间代码生成、代码优化、目标代码生成。

第一阶段：词法分析任务: 从左到右扫描源程序，识别出每个单词第二阶段：语法分析任务: 在词法分析的基础上，根据语言的语法规则，将单词符号串分解成各类语法短语(例：程序、语句、表达式)。

第三阶段：语义分析和中间代码生成任务：对语法分析所识别出的各类语法范畴分析其含义，进行初步的翻译(翻译成中间代码)。

第四阶段：代码优化任务：对已产生的中间代码进行加工变换，使生成的目标代码更为高效(时间和空间)。

第五阶段：目标代码的生成任务：把中间代码(或经优化的中间代码)变换成特定机器上的低级语言代码。

4. 编译程序有哪些主要构成成分？各自的主要功能是什么？答：(1) 记号(token)当扫描程序将字符收集到一个记号中时，它通常是以符号表示这个记号；这也就是说，作为一个枚举数据类型的值来表示源程序的记号集。

《编译原理》课后习题答案第 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（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。

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。

表格管理程序：负责建立、填写和查找等一系列表格工作。

表格的作用是记录源程序的各类信息和编译各阶段的进展情况，编译的每个阶段所需信息多数都从表格中读取，产生的中间结果都记录在相应的表格中。

编译原理课后答案问题一计算机程序的执行是一个多阶段的过程，其中编译是其中的一环。

请问编译的三个主要阶段分别是什么？答：编译过程一般可以分为三个主要阶段，分别是词法分析、语法分析和代码生成。

下面分别对这三个阶段进行介绍。

1. 词法分析词法分析是编译过程的第一步，也是最基础的一步。

它的任务是将源代码中的字符序列分解成一个个具有独立含义的单词，这些单词被称为“记号”或“词法单元”。

词法分析器根据程序中每一个字符的组合规则，将其转化为一个个词法单元，并记录下词法单元的类型标记。

词法分析器的工作一般通过有限状态自动机来实现，它根据一定的词法规则进行扫描和分析。

2. 语法分析语法分析是编译过程的第二步，它接收词法分析器生成的词法单元流，根据语法规则进行分析，并生成一棵语法树。

语法分析的主要任务是确定输入程序的结构，检查程序的语法正确性，并生成用于后续处理的输入形式。

语法分析器一般采用的是自顶向下或自底向上的分析方法，常用的方法有递归下降法和LR(1)分析法。

3. 代码生成代码生成是编译过程的最后一步，它将语法分析生成的语法树转化为目标机器的可执行代码。

代码生成器通过遍历语法树，将每个语法树节点转化为相应的目标机器代码。

代码生成过程中需要考虑到目标机器的特性和限制，以及优化代码的效率和性能。

问题二请解释一下编译原理中的词法规则是什么？答：编译原理中的词法规则指的是一组规定词法单元模式的规则。

它描述了如何将输入字符序列转换为词法单元，并为每个词法单元定义了一个标记。

词法规则一般使用正则表达式来描述词法单元的模式。

编译器根据词法规则构建词法分析器，用于将源代码分割成一系列的词法单元。

词法规则的灵活性和准确性对编译过程的性能和结果都有较大的影响。

一个完整的词法规则一般包含以下几个部分：1.正则表达式：描述了词法单元的模式，使用特定的正则表达式语法来表示。

2.动作：描述了当词法单元匹配到模式时，需要执行的动作或处理过程。