编译原理第三章
西安理工大学《编译原理》编译原理作业集－第三章－修订版
第三章词法分析本章要点１．词法分析器设计，２．正规表达式与有限自动机，３．词法分析器自动生成。
本章目标：１．理解对词法分析器的任务，掌握词法分析器的设计；２．掌握正规表达式与有限自动机；３．掌握词法分析器的自动产生。
本章重点：1．词法分析器的作用和接口，用高级语言编写词法分析器等内容，它们与词法分析器的实现有关。
应重点掌握词法分析器的任务与设计，状态转换图等内容。
2．掌握下面涉及的一些概念，它们之间转换的技巧、方法或算法。
（1）非形式描述的语言↔正规式（2）正规式→ NFA（非确定的有限自动机）（3）NFA→ DFA（确定的有限自动机）（4）DFA→最简DFA本章难点（1）非形式描述的语言↔正规式（2）正规式→ NFA（非确定的有限自动机）（3）NFA→ DFA（确定的有限自动机）（4）DFA→最简DFA作业题一、单项选择题（按照组卷方案，至少15道）1. 程序语言下面的单词符号中，一般不需要超前搜索a. 关键字b. 标识符c. 常数d. 算符和界符2. 在状态转换图的实现中，一般对应一个循环语句a. 不含回路的分叉结点b. 含回路的状态结点c. 终态结点d. 都不是3. 用了表示字母，d表示数字， ={l，d}，则定义标识符的正则表达式可以是：。
(a)ld*(b)ll*(c)l(l | d)*(d)ll* | d*4. 正规表达式(ε|a|b)2表示的集合是(a){ε，ab，ba，aa，bb} (b){ab，ba，aa，bb}(c){a，b，ab，aa，ba，bb} (d){ε，a，b，aa，bb，ab，ba}5. 有限状态自动机可用五元组（V T，Q，δ，q0，Q f）来描述，设有一有限状态自动机M的定义如下：V T={0，1}，Q={q0，q1，q2}，Q f={q2}，δ的定义为：δ（q0，0）=q1δ（q1，0）=q2δ（q2，1）=q2δ（q2，0）=q2M所对应的状态转换图为。
6. 有限状态自动机可用五元组（V T，Q，δ，q0，Q f）来描述，设有一有限状态自动机M的定义如下：V T={0，1}，Q={q0，q1，q2}，Q f={q2}，δ的定义为：δ（q0，0）=q1δ（q1，0）=q2δ（q2，1）=q2δ（q2，0）=q2M所能接受的语言可以用正则表达式表示为。
编译原理第三章 自动机基础(1)
接受空串的 FA的典型特征！
Ⅱ.第二条通路：FA2
+ ① => ①
∴ L(FA1)={ abnc| n≥0 }
b + ① => ④
bb + ① => ④ => ④
…
因而
∴ L(FA2)={ bn| n≥0 }
∴ L(FA)={abnc, bn| n≥0}
3.2.3 有限自动机的两种表现形式
【例3.6】有限自动机 ：FA=( Q,∑,S,F, ) 其中: Q={1,2,3,4},∑={a,b,c}, S={1,2}, F={3，4}
9.
={abn|n≥0}
10.7. L((a|b)*)= (L(a|b))*={a,b}*
11. 即:由a,b组成的所有符号串(包括空串)集合。
➢基本图形库
=+>
.=+>
=.+ℓ>
=+ℓ>
A
P: E T
F
T | E +T | E -T F | T *F | T /F i|( E )
=>*, =>+ , =>.* , =>.+ , =>l* , =>l+ , =>.l+ ，=>.l*
如 右图有限自动机：
则 L(FA)的 识别过程如下所
+- ①
a b
b ②
c
b
③-
示：
④-
※ L(FA)的生成(或识别)过程示例：
Ⅰ.第一条通路：FA1 ac
+ ① => ② => ③
+- ①
《编译原理》课后习题答案第三章第3章文法和语言第1
《编译原理》课后习题答案第三章第3 章文法和语言第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:G[N]的语言是V+。
V={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}N=>ND=>NDD.... =>NDDDD...D=>D......D或者：允许0 开头的非负整数？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。
盛威网（）专业的计算机学习网站 1《编译原理》课后习题答案第三章答案：Z=>aZb=>aaZbb=>aaa..Z...bbb=> aaa..ab...bbbL(G[Z])={anbn|n>=1}第5 题写一文法，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 开头的偶正整数集合的文法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推导及语法树。
（５）i+(i+i)（６）i+i*i盛威网（）专业的计算机学习网站 2 《编译原理》课后习题答案第三章答案：<表达式><表达式> + <项><因子><表达式><表达式> + <项><因子>i<项><因子>i<项><因子>i（ )(5) <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）<表达式><表达式> + <项><项> * <因子><因子> i<项><因子>ii(6) <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盛威网（）专业的计算机学习网站 3《编译原理》课后习题答案第三章第7 题证明下述文法G[〈表达式〉]是二义的。
[工学]《编译原理》第3章词法分析
![[工学]《编译原理》第3章词法分析](https://img.taocdn.com/s3/m/ee7524dbf90f76c661371acd.png)
种别码 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
单词 * */ + ， — 、 ·· / /* ： := ； < <= <> = > >= [ ]
种别码 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
Y
缓冲区空？ N 读取单词的第1个 字符 get_nextchar() 根据第1个字 符进行分类 sort()
结束
数字 识别数值常数 recog_dig()
‘ 识别 recog_id() 是关键字? iskeyword(s) N 在符号表中? isexist_sym(s) N 插入符号表 ins_sym(s,token)
源程序 读文件 一行并 打印1.1 源程序 清单 缓冲区 buffer 读一非 空字符 1.2 字符 首字符 分类1.3
其它
字 母
识别标 识符/关 键字1.5
标 识
数
字
识别数 值常数 1.6 处理注释 和除法符 号1.7 识别文 字常数 1.8 识别界 符和运 算符1.9
数字
/关 符
常数
键 字
/
除号/
词法分析器的输出
• 1. Token串: 输出源文件中各个有用的单词
– 格式： (单词的种别码，单词符号的属性值) – 单词种别：是对能识别的单词的分类编码(P42) – 单词符号的属性值：单词的某种特性或特征 • 常数的值，标识符的名字等 • 保留字、运算符、分界符的属性值可以省略 – 文件存放最好有格式，如每个单词占一行方便 “语法分析”程序调用 – P38 例
编译原理_第3章课件
编译原理_第3章课件第三章词法分析本章将讨论词法分析程序的设计原则，单词的描述技术，识别机制及词法分析程序的⾃动构造原理。
教学要求１.掌握：正规式，DFA的概念，NFA的概念２.理解：将NFA转换为DFA ,正规式、正规⽂法与有穷⾃动机间的转换⽬录3.1 词法分析程序的设计3.2 单词的描述⼯具3.3 有穷⾃动机3.4 正规式与有穷⾃动机的等价性3.5 正规⽂法和有穷⾃动机的等价性3.6 词法分析程序的⾃动构造⼯具⼩结3.1.词法分析（lexical analysis）程序的设计回顾：1、词法分析的任务：逐个读⼊源程序字符并按照构词规则切分成⼀系列单词。
2、词法分析程序：实现词法分析的程序。
⼀.词法与语法分析程序的接⼝⽅式1、作为独⽴的⼀遍词法分析是编译过程中的⼀个阶段，在语法分析前进⾏，把字符流的源程序变为单词序列，输出在⼀个中间⽂件上。
2、与语法分析结合在⼀起作为⼀遍⼀般、把词法分析程序设计成⼀个⼦程序，由语法分析程序调⽤词法分析程序来获得当前单词，供语法分析使⽤。
….词法分析程序的主要任务：读源程序，产⽣单词符号词法分析程序的其他任务：滤掉空格，跳过注释、换⾏符追踪换⾏标志，复制出错源程序，宏展开，……⼆、词法分析程序的输出输出是单词符号。
单词是语⾔中具有独⽴意义的最⼩单位。
单词包括：保留字标识符常量运算符界符（标点符号）词法分析程序所输出的单词符号常常采⽤以下⼆元式表⽰：(单词种别，单词⾃⾝的值)。
单词的种别是语法分析需要的信息，⽽单词⾃⾝的值则是编译其它阶段需要的信息。
(标识符，指向该标识符所在符号表中位置的指针) 单词的种别可以⽤整数编码表⽰，假如标识符编码为1，常数为2，保留字为3，运算符为4，界符为5例如：程序段if i=5 then x∶=y；在经词法分析器扫描后输出的单词符号和它们的表⽰如下：- 保留字if(3，'if')- 标识符i(1，指向i的符号表⼊⼝)- 等号=(4，'=')- 常数5(2，'5')- 保留字then(3，'then')- 标识符x(1，指向x的符号表⼊⼝)- 赋值号∶=(4，'∶=')- 标识符y(1，指向y的符号表⼊⼝)- 分号；(5，'；')三、词法分析⼯作从语法分析⼯作独⽴出来的原因：简化设计改进编译效率增加编译系统的可移植性3.2 单词的描述⼯具程序设计语⾔中的单词是基本语法成分.单词符号的语法可以⽤有效的⼯具加以描述，并且基于这类描述⼯具，实现词法分析程序的⾃动构造.描述⼯具：正规⽂法和正规式识别⼯具：有穷⾃动机⼀．正规⽂法多数程序设计语⾔的单词的语法能⽤正规⽂法来描述。
编译原理 第三章 语法分析
α1=>α2=>...=>αn，则称此过程为零步或多步推导，记为：
α1=*>αn，其中α1=αn的情况为零步推导。
若α1≠αn，即推导过程中至少使用一次产生式，则称此过
程为至少一步推导，记为：α1=+>αn。
■
定义3.2强调了两点： α，有α=*>α，即推导具有自反性；
若α=*>β，β=*>γ，则α=*>γ，即推导具有传递性。
5. 静态语义错误：如类型不一致、参数不匹配等
6. a,b:integer; x:array[1..10] of integer;
7. x:=a+b;
8. 动态语义错误(逻辑错误)：如死循环、变量为零时作除数等
9. while (t) { ...};
a:=a/b;
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3.1.2 语法错误的处理原则（续1）
棵树。
（1） 根由开始符号所标记；
（2） 每个叶子由一个终结符、非终结符、或ε标记；
（3） 每个内部结点由一个非终结符标记；
（4） 若A是某内部节点的标记，且X1，X2，...，Xn是该节点
从左到右所有孩子的标记，则A→X1X2...Xn是一个产生式。若
A→ε，则标记为A的结点可以仅有一个标记为ε的孩子。
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3.2.1 CFG的定义与表示（续1） 例3.2 简单算术表达式的上下文无关文法可表示如下：
N = {E} T = {+，*，(，)，-，id} S = E P: E → E + E （1） E → E * E （2） E →（E） （3） (G3.1) E → -E （4） E → id （5）
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编译原理教程课后习题答案——第三章
第三章语法分析3.1 完成下列选择题：(1) 文法G：S→xSx|y所识别的语言是。
a. xyxb. (xyx)*c. xnyxn(n≥0)d. x*yx*(2) 如果文法G是无二义的，则它的任何句子α。
a. 最左推导和最右推导对应的语法树必定相同b. 最左推导和最右推导对应的语法树可能不同c. 最左推导和最右推导必定相同d. 可能存在两个不同的最左推导，但它们对应的语法树相同(3) 采用自上而下分析，必须。
a. 消除左递 a. 必有ac归b. 消除右递归c. 消除回溯d. 提取公共左因子(4) 设a、b、c是文法的终结符，且满足优先关系ab和bc，则。
b. 必有cac. 必有bad. a～c都不一定成立(5) 在规范归约中，用来刻画可归约串。
a. 直接短语b. 句柄c. 最左素短语d. 素短语(6) 若a为终结符，则A→α·aβ为项目。
a. 归约b. 移进c. 接受d. 待约(7) 若项目集Ik含有A→α· ，则在状态k时，仅当面临的输入符号a∈FOLLOW(A)时，才采取“A→α· ”动作的一定是。
a. LALR文法b. LR(0)文法c. LR(1)文法d. SLR(1)文法(8) 同心集合并有可能产生新的冲突。
a. 归约b. “移进”/“移进”c.“移进”/“归约”d. “归约”/“归约”【解答】(1) c (2) a (3) c (4) d (5) b (6) b (7) d (8) d3.2 令文法G[N]为G[N]: N→D|NDD→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9(1) G[N]的语言L(G[N])是什么?(2) 给出句子0127、34和568的最左推导和最右推导。
【解答】(1) G[N]的语言L(G[N])是非负整数。
(2) 最左推导：NNDNDDNDDDDDDD0DDD01DD012D0127NNDDD3D34NNDNDDDDD5DD56D568最右推导：NNDN7ND7N27ND27N127D1270127NNDN4D434NNDN8ND8N68D685683.3 已知文法G[S]为S→aSb|Sb|b，试证明文法G[S]为二义文法。
编译原理第3章
1、说明：
• 有限自动机是具有离散输入输出系统的数学模型。它具 有有限数目的内部状态，系统可以根据当前所处的状态 和面临的输入字符决定系统的后继行为。其当前状态概 括了过去输入处理的信息
输入带
a b
c d
读头
e ……
有限状态控制器
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3.1 正规文法与有限自动机
• 二、有限自动机
电梯是典型的有限状态自动机 那电梯如何描述呢? 电梯的程序又如何构造呢?
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3.1 正规文法与有限自动机
• 二、有限自动机－分别讲解
2、确定有限自动机（DFA）
• 确定有限自动机DFA是一个五元组 M(S,,f,s0,Z），其中：
• 1. 取I0=S0 • 2. 若状态集Q中有状态Ii={s0,s1,……sj} , sk∈S , 0 kj;而 且M机中有f({s0,s1,……sj},a)= f(s0,a)∪f(s1,a)…∪f(sj,a) ={s0,s1,……st} =It，若It不在Q中，则将It加入Q。 • 3. 重复第(2)步，直至Q中没有新的状态加入 • 4.取终态F={I | I ∈ Q,且I ∩ Z }
例：已知正规文法G1的产生式，求出它所定义的正规式。
产生式为：SaS|aB BbB|bA AcA|c
• 解：由产生式写出对应的联立方程组： S＝aS|aB （ 1） B＝bB|bA （ 2） A＝cA|c （ 3） 运用定理2求解(1)(2)(3): …
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3.1 正规文法与有限自动机
• 注意：
– 仅由字母表A={ai| i=1,2,……n}上的正规式所组成的语言 称作正规集，记作L() – 利用正规集相同，可用来证明相应正规式等价 – “|”读作为“或”，也可写作为“+”或“，”；“•”读作 连接