编译原理:文法和语言总结与梳理

為{幸葍}努か 提交于 2019-11-30 12:03:56

1. 梳理第二章的内容,写一篇理解与总结。


 

一、 对程序设计语言的描述从语法、语义和语用三个因素考虑:

  • 语法:对语言结构的定义;
  • 语义:语言的含义;
  • 语用:从使用的角度描述语言。

形式语言理论是编译的理论基础。

二、 字母表:元素的非空有穷集合;

  • 符号/字符:字母表中的元素;
  • 符号串:符号的有穷序列。

三、 符号串运算:

  • 符号串的连接:εx=xε=x;
  • 集合的乘积:AB={xy|x∈A,y∈B};{ε}A=A{ε}=A;
  • 符号串的幂运算:x=abc,x^2=abcabc;
  • 集合的幂运算
  • 正闭包A+与闭包A*:A*={ε}∪A+

四、 形式语言:字母表上按照某种规则构成的所有符号串的集合,其不考虑语义。描述形式语言的方式有两种:

  • 枚举——当语言为有穷集合时;
  • 文法——描述了无穷集合的语言。

五、 文法:G=(Vn,Vt,P,S)

  • 规则P:也称为产生式,是一个符号与一个符号串的有序对(A,β)

  A→β
  i. 一组规则定义了一个语言的语法结构;
  ii. 规则中出现的符号分为终结符号和非终结符号

  • b) Vn为非终结符(non-terminate);
  • c) Vt为终结符(terminate);
  • d) S为非终结符号,称为文法的开始符号/识别符号,至少要在一条规则的左部出现。

六、 推导:推导的依据是规则

  • a) 直接推导:仅使用一次规则;
  • b) 推导:至少使用一次规则;
  • c) 广义推导:经过0步或若干步的推导。
  • d) 最右推导又称规范推导,推导出的句型为规范举行;与之对应的最左规约为规范规约。

七、 句型、句子和语言:

  • 句型:S=*>x, x∈(Vn∪Vt)*,其中S=*>x为广义推导。
  • 句子:S=*>x, x∈Vt*,其中S=*>x为广义推导,x必须是终结符的闭包(可为ε)。
  • 语言:L(G[S])={x|S=+>x且x属于Vt*},其中S=+>x为推导,至少使用一次规则。

八、 递归:

  • 递归规则:在规则的左部和右部具有相同非终结符的规则;

  i. 规则左递归:A->A…;
  ii. 规则右递归:A->…A;
  iii. 规则递归:A->…A…;

  • 文法递归:对文法中的任一非终结符,若能建立一个推导过程使得右部再次出现该非终结符,则文法是递归的。如:U->Vx, V->Uy|z,虽然这两个规则都不是递归规则,但组成的文法是递归文法U->Vx->Uyx。所以含有递归规则的文法一定是递归文法,而递归文法不一定含有递归规则。

九、 短语、直接短语和句柄:都是针对某一句型的

  • 短语:S=*>αAδ且A=+>β,则称β是相对于非终结符A的句型αAδ的短语;对应语法树中的子树概念。
  • 直接短语:其中A=>β为直接推导;对应语法树中的简单子树。每个直接短语都是某规则的右部。
  • 句柄:是直接短语(即某规则的右部),且具有最左性;对应简单子树中最左的一棵。

十、 文法的二义性:

  定义:如果一个文法存在某个句子对应两棵不同的语法树|包含两个或两个以上的最右(最左)推导(规约),则该文法是二义性的,可以利用文法之间的等价性来消除二义性。

  • 不改变文法中原有的语法规则,进增加一些语法的非形式定义,如优先级;
  • 构造一个等价的无二义性文法。

十一、 文法的分类:

  • 0型文法/无限制文法:α->β,其中α∈(Vn∪Vt)*且至少含有一个非终结符,β∈(Vn∪Vt)*。
  • 1型文法/上下文有关文法:αAβ->αuβ,其中A∈Vn,α,β∈(Vn∪Vt)*,u∈(Vn∪Vt)+。
  • 2型文法/上下文无关文法:A->β,其中A∈Vn,β∈(Vn∪Vt)*。常用于句法分析。
  • 3型文法/正规文法:常用于词法分析

  i. 右线性文法:只能对推出式的右边展开,A->αB|α,A,B∈Vn,α∈Vt*。
  ii. 左线性文法:只能对推出式的左边展开,A->Bα|α,A,B∈Vn,α∈Vt*。

 


 

 

2. 尝试写出PL/0 语言的文法。(或者你认为比较好的语言规则)


PL/0语言文法的BNF表示:

〈程序〉→〈分程序〉.

〈分程序〉→ [<常量说明部分>][<变量说明部分>][<过程说明部分>]〈语句〉

 <常量说明部分> → CONST<常量定义>{ ,<常量定义>};

 <常量定义> → <标识符>=<无符号整数>

 <无符号整数> → <数字>{<数字>}

 <变量说明部分> → VAR<标识符>{ ,<标识符>};

 <标识符> → <字母>{<字母>|<数字>}

 <过程说明部分> → <过程首部><分程序>;{<过程说明部分>}

 <过程首部> → procedure<标识符>;

 <语句> → <赋值语句>|<条件语句>|<当型循环语句>|<过程调用语句>|<读语句>|   <写语句>|<复合语句>|<空>

 <赋值语句> → <标识符>:=<表达式>

 <复合语句> → begin<语句>{;<语句>}end

 <条件> → <表达式><关系运算符><表达式>|odd<表达式>

 <表达式> → [+|-]<项>{<加减运算符><项>}

 <项> → <因子>{<乘除运算符><因子>}

 <因子> → <标识符>|<无符号整数>|(<表达式>)

 <加减运符> → +|-

 <乘除运算符> → *|/

 <关系运算符> → =|#|<|<=|>|>=

 <条件语句> → if<条件>then<语句>

 <过程调用语句> → call<标识符>

 <当型循环语句> → while<条件>do<语句>

 <读语句> → read(<标识符>{,<标识符>})

 <写语句> → write(<表达式>{,<表达式>})

 <字母> → a|b|c…x|y|z

 <数字> → 0|1|2…7|8|9

如果一个文法存在某个句子对应两棵不同的语法树|包含两个或两个以上的最右(最左)推导(规约),则该文法是二义性的,可以利用文法之间的等价性来消除二义性。

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