编译原理复习要点

考试安排：7月13日（20周周三），15：00-17:00,20208填空10X1分、选择10X2分、简答4X5分、大题5X10分考试大题：循环优化LL(1).定义之类的算符优先算法…自下而上分析法（20分，选择、填空、大题）第一章引论一．编译程序(compiler):把某一种高级语言程序等价地转换成另一种低级语言程序(如汇编语言或机器语言程序)的程序二．编译程序的工作的五个阶段:词法分析、语法分析、中间代码产生、优化、目标代码产生1.词法分析任务: 输入源程序，符号。

依循的原则：构词规则描述工具：有限自动机保留字标识符等符整常数保留字整常数保留字2.语法分析任务:在词法分析的基础上，根据语言的语法规则把单词符号串分解成各类语法单位。

依循的原则：语法规则述工具：上下文无关文法3.语义分析与中间代码产生任务:对各类不同语法范畴按语言的语义进行初步翻译。

（变量是否定义、类型是否正确等）依循的原则：语义规则中间代码:三元式，四元式，逆波兰记号，树形结构等。

是一种独立于具体硬件的记号系统。

例：将Z:=X + 0.618 * Y 翻译成四元式为(1) * 0.618 Y T1(2) + X T1 T2(3) := T2 _ Z4. 优化任务：对于前阶段产生的中间代码进行加工变换，以期在最后阶段产生更高效的目标代码。

依循的原则：程序的等价变换规则FOR K:=1 TO 100 DOBEGINM := I + 10 * K;N := J + 10 * K;END4.目标代码产生任务: 把中间代码变换成特定机器上的目标代码。

依赖于硬件系统结构和机器指令的含义目标代码三种形式:a)绝对指令代码: 可直接运行b)可重新定位指令代码: 需要连接装配c)汇编指令代码: 需要进行汇编三. 编译程序结构编译程序总框 (简答题5分)第二章高级语言及其语法描述2.1.1语法词法规则：单词符号的形成规则。

a)单词符号是语言中具有独立意义的最基本结构。

一般包括：常数、标识符、基本字、算符、界符等。

b)描述工具：正规式和有限自动机语法规则：语法单位的形成规则。

a) 语法单位通常包括：表达式、语句、分程序、过程、函数、程序等;c)描述工具：上下文无关文法2.1.2语义语义：一组规则，用它可以定义一个程序的意义。

描述方法：a)自然语言描述：隐藏错误、二义性和不完整性b)形式描述：☞无二义性☞完整性多数语言中，算符的优先顺序如下：◆ 乘幂（**或↑）◆ 一元负（-）◆ 乘、除 ◆ 加、减 ◆ 关系符（<,=,>,<=,>=,<>） ◆ 非（¬，not ） ◆ 与(Λ，&，and ) ◆ 或(˅,|,or,)◆ 隐含( 或imp)◆ 等值（ 或epui ，或~ ）2.3 程序语言的语法描述1. 几个概念: a) 考虑一个有穷 字母表∑字符集b) 其中每一个元素称为一个字符c) ∑上的字(也叫字符串) 是指由∑中的字符所构成的一个有穷序列d) 不包含任何字符的序列称为空字，记为εe) 用∑*表示∑上的所有字的全体,包含空字ε例如: 设 ∑={a ， b}，则 ∑*={ε,a,b,aa,ab,ba,bb,aaa,...}f) ∑*的子集U 和V 的连接（积）定义为UV ＝{ αb | α∈U & b ∈V }例如: 设：U ＝{ a, aa } ,V ＝ { b, bb } 那么：UV = { ab, abb, aab,aabb }g) V 自身的 n 次积记为V n =VV (V)h) 规定V 0={ε}，令V *=V 0∪V 1∪V 2∪V 3∪… 称V *是V 的闭包;记 V ＋＝VV * ，称V +是V 的正规闭包。

例如: 设：U ＝{ a, aa }那么：U * = { ε , a, aa, aaa, aaaa, …}U ＋ = { a, aa, aaa, aaaa, …}i) 0型(短语文法，图灵机)：产生式形如： α → β其中：α∈ (V T ⋃ V N )*且至少含有一个非终结符；β∈ (V T ⋃ V N )*任何0型语言都是递归可枚举的。

j) 1型(上下文有关文法，线性界限自动机)：产生式形如： α → β其中：|α| ≤ |β|，仅 S →ε 例外。

意味着对非终结符进行替换时务必考虑上下文，并且，一般不允许替换成空串ε 。

k) 2型(上下文无关文法，非确定下推自动机)：产生式形如： A → β其中：A ∈ V N ；β∈ (V T ⋃ V N )*。

非终结符的替换可以不必考虑上下文。

l) 3型(正规文法，有限自动机)：产生式形如： A → αB 或 A → α优先级由高自低不同的语言对算符优先级的规定有差异，甚至差异很大！其中：α∈ V T*；A，B∈V N产生式形如： A → Bα或 A →α其中：α∈ V T*；A，B∈V N正规文法的能力要比上下文无关文法弱得多。

四种类型描述能力比较m)上下文无关文法的定义：一个上下文无关文法G是一个四元式G=(V T，V N，S，P)，其中V T：终结符集合(非空)V N：非终结符集合(非空)，且V T ⋂V N=∅S：文法的开始符号，S∈V NP：产生式集合(有限)，每个产生式形式为P→α， P∈V N，α∈ (V T ⋃V N)*开始符S至少必须在某个产生式的左部出现一次。

例：文法G1(A)： A → c|AbG1(A)的语言?解：L(G1)={c，cb，cbb，⋯}，以c开头，后继若干个bn)定义：如果一个文法存在某个句子对应两颗不同的语法树，则说这个文法是二义的。

G(E)： E → i|E+E|E*E|(E) 是二义文法。

o)语言的二义性：一个语言是二义性的，如果对它不存在无二义性的文法。

可能存在G和G’，一个为二义的，一个为无二义的。

但L(G)=L(G’)2. 状态转换图a) 概念：状态转换图是一张有限方向图。

b) 结点代表状态，用圆圈表示。

c) 状态之间用箭弧连结，箭弧上的标记(字符)代表射出结状态下可能出现的输入字符或字符类。

d) 一张转换图只包含有限个状态，其中有一个为初态，至少要有一个终态3. 正规运算符优先顺序在不致混淆时，括号可以省去，但规定算符的优先顺序为：*（闭包） .（连接） |（或）4. 3型文法-正规式G的任何产生式为 A →αB 或 A →α其中：α∈ V T*；A，B∈V N3型文法等价于正规式，所以也称正规文法。

3.3.2 确定有限自动机(DFA)对状态图进行形式化，则可以下定义：自动机M是一个五元式M=(S, ∑, f, S0, F),其中：a)S: 有穷状态集，b)∑：输入字母表(有穷)，c)f: 状态转换函数，为S⨯∑→S的单值部分映射，f(s，a)=s’表示：当现行状态为s，输入字符为a时，将状态转换到下一状态s’。

我们把s’称为s的一个后继状态。

d)S0∈S是唯一的一个初态；e)F⊆S ：终态集(可空)。

例如：DFA M=({0，1，2，3}，{a，b}，f，0，{3})，其中：f定义如下：f(0，a)=1 f(0，b)=2f(1，a)=3 f(1，b)=2f(2，a)=1 f(2，b)=3f(3，a)=3 f(3，b)=33.3.3 非确定有限自动机(NFA)定义：一个非确定有限自动机(NFA) M是一个五元式M=(S, ∑, f, S0, F)，其中：1 S: 有穷状态集；2 ∑：输入字母表(有穷)；3 f: 状态转换函数，为S⨯∑*→2S的部分映射(非单值)；4 S0⊆S是非空的初态集；5 F ⊆S ：终态集(可空)。

从状态图中看NFA 和DFA的区别：1 弧上的标记可以是∑*中的一个字，而不一定是单个字符；2 同一个字可能出现在同状态射出的多条弧上。

DFA是NFA的特例。

定义：对于任何两个有限自动机M和M’，如果L(M)=L(M’)，则称M与M’等价。

自动机理论中一个重要的结论：判定两个自动机等价性的算法是存在的。

对于每个NFA M存在一个DFA M’，使得L(M)=L(M’)。

亦即DFA与NFA描述能力相同。

把上述NFA确定化——采用子集法.设I是M’的状态集的一个子集，定义I的ε-闭包ε-closure(I)为:i) 若s∈I，则s∈ε-closure(I)；ii) 若s∈I，则从s出发经过任意条ε弧而能到达的任何状态s’都属于ε-closure(I)即ε-closure(I)=I⋃{s’|从某个s∈I出发经过任意条ε弧能到达s’}例：设a是∑中的一个字符，定义 I a= ε-closure(J)其中，J为I中的某个状态出发经过一条a弧而到达的状态集合。

3.3.4 正规文法与有限自动机的等价性定理：1.对每一个右线性正规文法G或左线性正规文法G，都存在一个有限自动机(FA) M，使得L(M)＝L(G)。

2.对每一个FA M，都存在一个右线性正规文法G R和左线性正规文法G L，使得L(M)＝L(G R)＝L(G L)。

3.3.5正规式与有限自动机的等价性定理：1. 对任何FA M，都存在一个正规式r，使得L(r)=L(M)。

2. 对任何正规式r，都存在一个FA M，使得L(M)=L(r)。

对转换图概念拓广，令每条弧可用一个正规式作标记。

(对一类输入符号)3.3.6 确定有限自动机的化简◆对DFA M的化简:寻找一个状态数比M少的DFA M’，使得L(M)=L(M’)◆假设s和t为M的两个状态，称s和t等价:如果从状态s出发能读出某个字α而停止于终态，那么同样，从t出发也能读出α而停止于终态；反之亦然。

◆两个状态不等价，则称它们是可区别的。

◆对一个DFA M最少化的基本思想:把M的状态集划分为一些不相交的子集，使得任何两个不同子集的状态是可区别的，而同一子集的任何两个状态是等价的。

最后，让每个子集选出一个代表，同时消去其他状态。

I(1)={0, 1, 2} I(2)={3, 4, 5, 6}I a(1) ={1, 3}I(11) ={0, 2} I(12) ={1} I(2)={3, 4, 5, 6}I(11) ={0, 2}I a(11) ={1} I b(11) ={2, 5}I(111) ={0} I(112) ={2} I(12) ={1} I(2)={3, 4, 5, 6}I a(2) ={3, 6} I a(2) ={4, 5}第四章语法分析——自上而下分析◆语法分析的方法：◆自下而上分析法(Bottom-up)◆自上而下分析法(Top-down)◆基本思想：它从文法的开始符号出发，反复使用各种产生式，寻找"匹配"的推导。

◆递归下降分析法：对每一语法变量(非终结符)构造一个相应的子程序，每个子程序识别一定的语法单位，通过子程序间的信息反馈和联合作用实现对输入串的识别。