编译原理词法语法语义分析 器设计打印版
编译原理第三章
例3.4 Z→ A→ B→
有正规文法G： 0A 0A | 0B 1A | ε
例3.5 A→ B→ C→
有正规文法G： aB | bB aC | a | b aB
例3.6 Z→ U→ V→
有正规文法G： Z=0(0|01)*0 U0 | V1 A=(a|b)(aa)*(a|b) Z1 | 1 Z=(10|01)(10|01)* Z0 | 0
A
B
r2 ε
A C
A
B
ε
B
r1
④R为复合正规式？
例3.12 3.13 P41
教学进度
3.4.4 NFA确定化为DFA
方法（子集法） 1、改造M为M’： ①引进新的初态结点X、终态结点Y； ②对M的状态转换图实施分裂（替换）
计算机科学与工程系
2、将M’进一步变换为DFA :
①状态子集T的闭包_CLOSURE(T) ②定义状态集Ta = _CLOSURE(J) ③从DFA的初态_CLOSURE({X})开始计算状态转换矩阵；直到 不再产生新的状态子集为止。
第三章
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词法分析与有穷自动机
计算机科学与工程系
词法分析器的功能与输出 单词符号的两种定义方式 正规表达式与有穷自动机 正规文法与有穷自动机 词法分析器的设计 词法分析程序自动构造工具LEX简介
教学进度
3.1 词法分析器的功能
计算机科学与工程系
词法分析：对字符串表示的源程序进行从左到右的扫描和 分解，根据语言的词法规则识别出一个个具有独立意义的 单词符号。
教学进度
3.3 单词符号的两种定义方式
单词符号结构的描述方法：
计算机科学与工程系
正规文法（３型文法）(regular grammar)
编译原理编译器课程设计
编译原理编译器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解编译原理的基本概念，掌握编译器各阶段的工作原理和实现方法；2. 学会使用一种编程语言（如C、Java等）编写简单的编译器程序；3. 掌握词法分析、语法分析、语义分析及目标代码生成的基本技术和策略；4. 了解优化技术在编译器中的应用，提高程序运行效率。
技能目标：1. 能够运用所学知识独立设计并实现一个简单的编译器；2. 培养学生运用编译原理知识解决实际问题的能力；3. 提高学生的编程实践能力和团队协作能力；4. 培养学生查阅资料、分析问题、总结归纳的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对编译原理和编译器开发工作的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强克服困难的信心和毅力；3. 培养学生具备良好的编程习惯，遵循职业道德，为我国软件产业的发展贡献自己的力量。
本课程旨在通过编译原理编译器课程设计，使学生掌握编译器的基本原理和技术，提高编程实践能力，培养团队协作精神，激发学生的学习兴趣和创新精神。
课程性质为理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力。
针对学生的年级特点，课程内容将逐步深入，从基本概念到实际应用，引导学生由浅入深地掌握编译器相关知识。
在教学过程中，教师需关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，学生将具备独立设计和实现简单编译器的能力，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 编译原理概述：介绍编译器的基本概念、发展阶段和组成部分，使学生了解编译器在整个软件开发过程中的地位和作用。
教材章节：第一章2. 词法分析：讲解词法分析器的功能、设计方法，以及正则表达式和有限自动机等基本概念。
教材章节：第二章3. 语法分析：介绍语法分析器的作用、设计方法，以及上下文无关文法、LL(1)、LR(1)等分析方法。
教材章节：第三章4. 语义分析：讲解语义分析器的任务、属性文法、语法制导翻译等概念，以及类型检查和符号表管理方法。
编译原理词法分析及词法分析程序
状态图=>右线性文法
文法G[0] 0->a1
d 0
S->aA A->dA A->b
a c
1 2
b
d
3
1->d1 1->b
0->c
0->c2 2->d
S->c
S->cB，2有出弧 B->d
左线性文法=>状态转换图
设G=(VN,VT,P,S)是一左线性文法,令|VN|=K， 1) 则所要构造的状态转换图共有K+1个状态. 2) VN中的每个符号分别表示K个状态 2.1) G的开始符S为终止状态 3) 起始状态,用R(VN)标记
识别符号串与归约
S
从初态R到下一状态A对应Ba，即终结 符a归约成非终结符B; U 从状态B转换到状态A对应ABa,即将 Ba归约为A; 状态A转换到状态S(终态)对应S Aa,即 U 将Aa归约为开始符S. 归约成功,恰好进入终态,即状态转换图识 U 别了(或接受)该符号串. 识别00011的例子的归约过程
f是转换函数，是在K×Σ →K上的映像，即：如果f（ki，a）=kj， （ki，kj∈K）意味着，当前状态为ki，输入字符为a时，将转换 为下一个状态kj，我们把kj称作ki的一个后继状态；
1.确定的有限自动机
通常把这五要素组成的五元式M=(K,∑,f, S0,Z)称为确定的 有限自动机(DFA)，它是相应的状态转化图的一种形式描 述，或者说，是状态转换矩阵的另一种表示。 在状态转换的每一步，据DFA当前所处状态及扫视的输入 字符，能唯一确定下一状态。
例：文法G=({S,U},{0,1},{SS1 |U1,
编译原理词法分析
❖ =、＜、＞、！：读下一个字符，判断是否为双字 符分界符，若是，组成双字符分界符，输出类码； 若不是，输出单分界符记号；
编译原理
❖ 非=、＜、＞、/等与双分界符首字符不同的单分界 字符：输出相应单词记号及单分界符。
1.S是一个有穷集，它的每个元素称为一个状态；
2.Σ是一个有穷字母表，它的每个元素称为一个输入 符号，所以也称Σ为输入符号表；
3.δ是在S×Σ→S上的单值映射，即，如δ (s，a)=s’， (s∈S，s’∈S)就意味着，当前状态为s，输入符为 a时，将转换为下一个状态s’，我们把s’称作s的一 个后继状态；
编译原理 在 入 准初带备整•••始的读输读有个时开入始入头穷模，始，状带：控型读位状态：可制由头置态存以器如状的所三处，处放在：果态符识部于表于输输控读正号别分输示初入入制头好组组符带状移是成成号上态动终的：向发到结字后生最状能移变后态被头每有动化一，该转向读穷个则有移后入控符输限到移一 制号入自下动个器后带动一一符控面上机个个号制，状位，状态置读态，
编译原理
词法分析 读字符
结束 Y
结束
N Y 空字
N 字母 N 数字
Y 组合标识符 Y 组合整数
查保留字Βιβλιοθήκη N 纯单分符Y 输出单分符
N
>,<,!,= Y 读字符
=
N
N
/ Y 读字符
*
N
Y
错误处理
输出保留字
Y 保留字
N 输出标识符
组合整数
读字符
Y 输出双分符
输出单分符 N 输出单分符/
注释处理
读字符
03-第3章-语法分析-编译原理-中国科技大学(共13讲)
• 例 ( {id, +, , , (, )}, {expr, op}, expr, P )
expr expr op expr expr expr op +
3.2 语言和文法
• 无二义的文法 stmt matched _stmt | unmatched_stmt matched_stmt if expr then matched_stmt else matched_stmt | other unmatched_stmt if expr then stmt | if expr then matched_stmt else unmatched_stmt
3.2 语言和文法
expr expr + term | term term term factor | factor factor id | (expr)
expr term
term expr factor id term factor id expr + term * factor id id + id id 分析树
3.2 语言和文法
3.2.3 验证文法产生的语言 G : S (S) S | L(G) = 配对的括号串的集合 • 按串长进行归纳：配对括号串可由S推出
–归纳基础： S – 归纳假设：长度小于2n的都可以从S推导出来 – 归纳步骤：考虑长度为2n(n 1)的w = (x) y S (S)S * (x) S * (x) y
编译原理和技术
中国科学技术大学 计算机科学与技术学院 陈意云
编译原理实验二LL(1)语法分析实验报告
专题3_LL(1)语法分析设计原理与实现李若森 13281132 计科1301一、理论传授语法分析的设计方法和实现原理；LL(1) 分析表的构造；LL(1)分析过程；LL(1)分析器的构造。
二、目标任务实验项目实现LL(1)分析中控制程序（表驱动程序）；完成以下描述算术表达式的 LL(1)文法的LL(1)分析程序。
G[E]:E→TE’E’→ATE’|εT→FT’T’→MFT’|εF→(E)|iA→+|-M→*|/设计说明终结符号i为用户定义的简单变量，即标识符的定义。
加减乘除即运算符。
设计要求(1)输入串应是词法分析的输出二元式序列，即某算术表达式“专题 1”的输出结果，输出为输入串是否为该文法定义的算术表达式的判断结果；(2)LL(1)分析程序应能发现输入串出错；(3)设计两个测试用例（尽可能完备，正确和出错），并给出测试结果。
任务分析重点解决LL(1)表的构造和LL(1)分析器的实现。
三、实现过程实现LL(1)分析器a)将#号放在输入串S的尾部b)S中字符顺序入栈c)反复执行c)，任何时候按栈顶Xm和输入ai依据分析表，执行下述三个动作之一。
构造LL(1)分析表构造LL(1)分析表需要得到文法G[E]的FIRST集和FOLLOW集。
构造FIRST(α)构造FOLLOW(A)构造LL(1)分析表算法根据上述算法可得G[E]的LL(1)分析表，如表3-1所示：表3-1 LL(1)分析表主要数据结构pair<int, string>:用pair<int, string>来存储单个二元组。
该对照表由专题1定义。
map<string, int>:存储离散化后的终结符和非终结符。
vector<string>[][]:存储LL(1)分析表函数定义init:void init();功能：初始化LL(1)分析表，关键字及识别码对照表，离散化（非）终结符传入参数：（无）传出参数：（无）返回值：（无）Parse:bool Parse( const vector<PIS> &vec, int &ncol )；功能：进行该行的语法分析传入参数：vec:该行二元式序列传出参数：emsg:出错信息epos:出错标识符首字符所在位置返回值：是否成功解析。
《编译原理》课件
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
编译原理第章自上而下语法分析
3
对输入符号的依赖
自上而下的语法分析需要在分析过程中不断查看 输入符号，因此对输入符号的依赖较强。
编译原理的发展趋势与挑战
静态代码分析与优化
通过静态代码分析技术，编译器可以在编译时检测出更多的潜在错误，并进行 相应的优化。
非递归预测分析的基本思想
消除左递归
通过改写文法规则，消除直接和间接左递归，使得分析过程能够 顺利进行。
构造预测分析表
根据文法规则和非终结符的FOLLOW集，构造预测分析表，用于 指导分析过程。
栈和输入符号的同步处理
使用栈保存分析过程中的信息，并根据输入符号和栈顶信息进行同 步处理，实现语法分析。
非递归预测分析表的构造
介绍LL(1)文法的定义和判别方法，包括FIRST集和 FOLLOW集的构造。
递归下降分析算法设计
介绍递归下降分析算法的设计方法，包括递归子程序的 编写和错误处理机制。
02
CATALOGUE
语法分析基础
语法分析器的作用
识别语法错误
语法分析器能够检查源代码是否 符合语言的语法规则，识别出语 法错误并提供相应的错误信息。
在推导过程中，如果遇到非终 结符，则根据相应的产生式规 则进行替换，直到最终得到终
结符序列为止。
递归下降分析器的构造
分析函数根据当前输入符号和文 法规则判断应该执行的操作。
如果当前输入符号与文法规则中的某 个终结符相匹配，则消耗掉该输入符 号，并继续分析下一个输入符号。
如果当前输入符号与文法规则中 的某个非终结符相匹配，则调用 相应的分析函数进行递归分析。
预测分析算法的实现
初始化分析栈