习题参考答案编译原理及实践教程第3版黄贤英清华大学出版社.docx

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习题参考答案编译原理及实践教程第3版黄贤英清华大学出版社

附录部分习题参考答案

第1章习题

1.解释下列术语。

翻译程序，编译程序，解释程序，源程序，目标程序，遍，前端，后端

解答：

略！

2.高级语言程序有哪两种执行方式?

阐述其主要异同点。

描述编译方式执行程序的过程。

解答：

略！

3.在你所使用的C语言编译器中，观察程序1.1经过预处理、编译、汇编、链接四个过程生成的中间结果。

解答：

略！

4.编译程序有哪些主要构成成分？

各自的主要功能是什么？

解答：

略！

5.编译程序的构造需要掌握哪些原理和技术？

编译程序构造工具的作用是什么？

解答：

略！

6.复习C语言，其字母表中有哪些符号？

有哪些关键字、运算符和界符？

标识符、整数和实数的构成规则是怎样的？

各种语句和表达式的结构是什么样的？

解答：

略！

7.编译技术可应用在哪些领域？

解答：

略！

8.你能解释在Java编译器中，输入某个符号后会提示一些单词、某些单词会变为不同的颜色是如何实现的吗？

你能解释在CodeBlocks中在输入{后，会自动添加}，输入do会自动添加while（）是为什么吗？

解答：

略！

第2章习题

1.判断题，对下面的陈述，正确的在陈述后的括号内画√，否则画×。

（1）有穷自动机识别的语言是正规语言。

（）

（2）若r1和r2是Σ上的正则表达式，则r1|r2也是。

（）

（3）设M是一个NFA，并且L（M）＝{x,y,z}，则M的状态数至少为4个。

（）

（4）令Σ＝{a,b}，则所有以b开头的字构成的正规集的正则表达式为b*（a|b）*。

（）

（5）对任何一个NFAM，都存在一个DFAM'，使得L（M'）=L（M）。

（）

1解答：

略！

2.从供选择的答案中，选出应填入下面叙述中？

内的最确切的解答。

有穷自动机可用五元组（Q，VT，，q0，Qf）来描述，设有一有穷自动机M定义如下：

VT={0,1}，Q={q0,q1,q2}，Qf={q2}，的定义为：

（q0，0）=q1    （q1，0）=q2

（q2，1）=q2    （q2，0）=q2

M是一个A有穷状态自动机，它所对应的状态转换图为B,它所能接受的语言可以用正则表达式表示为C。

其含义为D。

供选择的答案：

A:

  ①歧义的  ②非歧义的  ③确定的  ④非确定的

B:

C：

①（0|1）*  ②00（0|1）*  ③（0|1）*00  ④0（0|1）*0

D：

①由0和1所组成的符号串的集合

  ②以0为头符号和尾符号，由0和1所组成的符号串的集合

  ③以两个0结束的，由0和1所组成的符号串的集合

  ④以两个0开始的，由0和1所组成的符号串的集合

2.[分析]

   有限自动机分为确定有限自动机和非确定有限自动机。

确定有限自动机的确定性表现在映射：

Q×VT-->q是单值函数，也就是说，对任何状态q∈Q和输入字符串a∈VT，（q,a）唯一确定下一个状态。

显然，本题给出的是一个确定的有限自动机，它的状态转换图是C中的②。

    它所接受的语言可以用正则表达式表示为00（0|1）*，表示的含义为由两个0开始的后跟任意个（包含0个）0或1组成的符号串的集合。

2.解答：

A:

④  B:

③  C:

②  D:

②  E:

④

3．查阅自己熟悉的高级语言的规范，如C或Java，确定：

字符集是什么（不包含那些只能出现在字符串或注释中的字符），数字常量的构成形式是什么，标识符的词法规则是什么？

3解答：

略！

4．画出下面的状态转换图，并给出相应的识别函数。

（1）C语言中字符常量是由一对单引号括起来的单个字符，或者以\开头的两个字符表示的转义字符；

解答：

（2）C语言中以/开头的单词有多种，如/、/=、//、/*等，其中前两种表示除法运算和除法赋值运算，它们需要返回单词本身；后两种表示注释：

以/*和*/括起来的多行注释、以//标记的单行注释，后两种识别后不需要返回单词，直接跳过；

解答：

（3）C语言中的整数有多种形式：

十进制、八进制和十六进制；

解答：

（4）C语言中不带指数的浮点数；

解答：

5．一个长度为n的字符串，前缀和后缀分别有多少个，如果字符串为abcd，分别是哪些？

解答：

前缀和后缀都是n+1个，字符串abcd的前缀分别，，a，ab，abc，abcd，后缀分别是：

，d，cd，bcd，abcd。

6．试写出以下各描述中所表示的正则表达式：

（1）以01结尾的二进制数串；

解答：

（0|1）*01

（2）不以0开头，能被5整除的十进制整数；

解答：

（（1|2|…|9）（0|1|2|…|9）*|）（0|5）

（3）包含子串011的由0和1组成的符号串的全体；

解答：

（0|1）*（011）（0|1）*

（4）不包含子串011的由0和1组成的符号串的全体；

解答：

1*（01|0）*|1*0（0|10）*（1|）

（5）按字典序递增排列的所有小写字母串；

解答：

a*b*c*…z*

（6）Σ={0,1}上的含奇数个1的所有串。

解答：

（0|10*1）*1

（7）包含偶数个0和1的二进制串；

解答：

（00|11）|（00|11）*（（01|10）（00|11）*（01|10）（00|11）*）*

（8）具有偶数个0和奇数个1的由0和1组成的符号串的全体；

解答：

[分析]

设S是符合要求的串，|S|=2k+1（k≥0）。

则S→S10|S21，|S1|=2k（k>0），|S2|=2k（k≥0）。

且S1是{0,1}上的串，含有奇数个0和奇数个1。

 S2是{0,1}上的串，含有偶数个0和偶数个1。

考虑有一个自动机M1接受S1，那么自动机M1如下：

和L（M1）等价的正规式，即S1为：

（（00|11）|（01|10）（00|11）*（01|10））*（01|10）（00|11）*

类似的考虑有一个自动机M2接受S2，那么自动机M2如下：

和L（M2）等价的正规式，即S2为：

（（00|11）|（01|10）（00|11）*（01|10））*

因此，S为：

（（00|11）|（01|10）（00|11）*（01|10））*（01|10）（00|11）*0|

（（00|11）|（01|10）（00|11）*（01|10））*1

另一种答案：

（参考龙书上，用a，b表示0,1）

（a（aa）*b（b（aa）*b）*（b（aa）*ab|a）|（aa）*b）（（b（aa）*b|（ba（aa）*b|a）（b（aa）*b）*（b（aa）*ab|a））*

分析过程：

（9）由/*和*/括起来的注释的串，且串中没有在双引号中的*/；

解答：

\/\*（[^*”]”.*”|\*+[^/]）*\*\/

（10）有些语言是大小写敏感的，因此这些语义中的关键字只有一种写法，描述它的正则表达式比较简单，但SQL语言是大小写不敏感的，如select和SeLect、SELECt等都是一样的，试描述SQL中的关键字select的大小写不敏感的正则表达式。

解答：

select->[Ss][Ee][Ll][Ee][Cc][Tt]

7．试描述下列正则表达式所描述的语言：

（1） 0（0|1）*0

解答：

以0开头并且以0结尾的，由0和1组成的符号串。

（2） （（|0）1*）*

解答：

{|∈{0,1}*}

（3） （0|1）*0（0|1）（0|1）

解答：

由0和1组成的符号串，且从右边开始数第3位为0。

（4） 0*10*10*10*

解答：

含3个1的由0和1组成的符号串。

{|∈{0,1}+，且中含有3个1}

（5） （00|11）*（（01|10）（00|11）*（01|10）（00|11）*）*

解答：

包含偶数个0和1的二进制串，即{|∈{0,1}*，且中有偶数个0和1}

8．假定某语言只有三种单词：

①关键字if；②关键字while；③标识符，它是除了if和while以外的所有以字母构成的串。

试构造识别该语言的单词的NFA和DFA。

解答：

NFA中有冲突，可是使用最长优先或者先出现优先的方式来解决。

9．给出识别下列在字母表{0,1}上的语言的最小化DFA，并以状态转换图和状态转换表表示。

（1）所有以00结尾的符号串的集合。

解答：

（1）DFA M=（{0，1}，{q0，q1，q2}，q0，{q2}，）

其中定义如下:

（q0，0）=q1    （q0，1）=q0

（q1，0）=q2    （q1，1）=q0

（q2，0）=q2    （q2，1）=q0

状态转换图为：

（2）所有具有3个0的符号串的集合。

解答：

正规式:

1*01*01*01*

DFA M=（{0，1}，{q0，q1，q2，q3}，q0，{q3}，），其中定义如下：

（q0，0）=q1    （q0，1）=q0

（q1，0）=q2    （q1，1）=q1

（q2，0）=q3    （q2，1）=q2

（q3，1）=q3    

状态转换图为：

（3）含有偶数个0或偶数个1的字符串。

解答：

0

1

Q0*

Q1

Q2

Q3

Q2

Q3

Q0

Q1

Q1

Q0

Q3

Q2

10.构造与下列正则表达式等价的最小状态的DFA。

（1）10|（0|11）0*1

解答：

（1） DFA M=（{0，1}，{q0，q1，q2，q3}，q0，{q3}，），其中定义如下：

（q0，0）=q1    （q0，1）=q2

（q1，0）=q1    （q1，1）=q3

（q2，0）=q3    （q2，1）=q1

状态转换图为：

（2）（（0|1）*|（11））*

解答：

DFA M=（{0，1}，{q0}，q0，{q0}，），其中定义如下:

（q0，0）=q0    （q0，1）=q0

状态转换图为：

（3）（a|b）*a（a|b）

解答：

（a|b）*a（a|b）

①求出NFAM:

②确定化，得到DFAM:

③化简:

 在第②步中求出的DFAM中没有等价状态，因此它就是最小化的DFAM。

（4）（a|b）*a（a|b）（a|b）

解答：

（a）b）*a（a|b）（a|b）

①求NFAM：

②确定化，得到DFAM：

③化简，在第②步中求出的DFAM中没有等价状态，因此它已经是最小化的DFAM了。

11．应用题：

（1）有假定一台自动售货机，接受1元和5角的硬币，出售每瓶1元5角的饮料，顾客每次向机器中投放1元5角的硬币，就可得到一瓶饮料（注意：

每次只给一瓶饮料，且不找钱），构造该售货机的有穷自动机（可以是NFA或DFA）。

解答：

其中a代表1元硬币，b代表5角硬币

（2）设计一个状态数最少的DFA，其输入字母表是{0，1}，它能接受以00或01结尾的所有序列。

解答：

正规式为：

（0|1）*（00|01）化简：

（0|1）*0（0|1）

不确定的有穷自动机为：

确定化，并最小化得到：

（3）某操作系统下合法的文件名规则为device:

name.extension，其中第一部分（device:

）和第三部分（.extension）可默认，若device、name和extension都是由字母组成，长度不限，但至少有1位。

①请写出识别这种文件名的正则表达式

②画出其对应的NFA；

③将上述得到的NFA确定化为等价的DFA。

解答：

①正规式：

（dd*:

|）dd*（.dd*|），d代表a~z的字母

②NFA为：

③DFA为：

（4）一个C语言编译器编译下面的函数gcd（）时，报告parseerrorbefore‘else’。

这是因为else的前面少了一个分号。

但是如果第一个注释

/*thenpart*/

误写成

/*thenpart

那么该编译器发现不了遗漏分号的错误。

这是为什么？

longgcd（p,q）

longp,q;

{

if（p%q==0）

/*thenpart*/

returnq

else

/*elsepart*/

returngcd（q,p%q）;

}

解答：

此时编译器认为

/*thenpart

returnq

else

/*elsepart*/

是程序的注释，因此它不可能再发现else前面的语法错误。

分析这是注释用配对括号表示时的一个问题。

注释是在词法分析时忽略的，而词法分析器对程序采取非常局部的观点。

当进入第一个注释后，词法分析器忽略输入符号，一直到出现注释的右括号为止，由于第一个注释缺少右括号，所以词法分析器在读到第二个注释的右括号时，才认为第一个注释处理结束。

为克服这个问题，后来的语言一般都不用配对括号来表示注释。

例如Ada语言的注释始于双连字符（--），随行的结束而终止。

如果用Ada语言的注释格式，那么上面函数应写成

longgcd（p,q）

longp,q;

{

if（p%q==0）

--thenpart

returnq

else

--elsepart

returngcd（q,p%q）;

12．HTML语言不同于传统的程序设计语言，带有很多标记，有些标记还可以带参数，试说明如何把下面的HTML文档划分成适当的单词，哪些单词应该具有自身的值，各自是怎样的词法值？

Hereisaphotoofmygarden

Seemorephotosifyoulikeit.

解答：

13．程序算法练习。

（1）用自己熟悉的语言编写程序，实现词法分析的部分预处理功能：

从文件读入源程序，去掉程序中多余的空格和注释（用/*…*/标识），用空格取代源程序中的tab和换行，结果显示在屏幕上。

（2）编写一个将C程序注释之外的所有保留字全部大写的程序。

（3）用自己熟悉的语言实现下述算法：

①把正则表达式变成NFA；

②NFA确定化；

③DFA最小化。

（4）编程实现识别Sample语言标识符和实数的程序，并完成：

①写出Sample语言的标识符和实数的正则表达式；

②画出识别它们的DFAM；

③设计出词法分析器的输出形式；

④用自己熟悉的某种语言实现识别程序。

（5）分别编写能实现下述功能的Lex源程序

①该程序复制一个文件，并将每一个非空的空白符序列用一个空格代替。

②将一个PASCAL程序中除注释之外的所有保留字全部小写。

③生成可计算文本文件的字符、单词和行数且能报告这些数字的程序，其中单词是不带标点或空格的字母和/或数字的序列，标点和空格不计算为单词。

④为一个文本文件添加行号，并将其输出到屏幕上。

⑤将文本中的十进制数替换成十六进制数，并打印被替换的次数。

⑥将输入文件中注释之外的所有大写字母转变成小写字母（即：

任何位于分隔符/*和*/之间的字符不变）。

解答：

略

第3章习题

1．语法分析器的功能是什么？

其输入/输出各是什么？

解答：

略

2．自上而下语法分析和自下而上语法分析的主要差别是什么？

解答：

略

3．自上而下语法分析面临的两个主要问题是什么？

如何解决？

解答：

略

4．解释下列术语：

上下文无关文法、推导、最左推导、最右推导、句型、句子、语言、文法等价、语法树、二义文法、LL

（1）文法、归约、规范归约、句柄、短语、最左素短语、活前缀、项目

解答：

略

5.从供选择的答案中，选出应填入  的正确答案

已知文法G[S]的产生式如下：

S→（L）|a

L→L,S|S

属于L（G[S]）的句子是A，（a,a）是L（G[S]）的句子，这个句子的最左推导是B，最右推导是C，语法树是D。

供选择的答案：

A：

①a ②a,a ③（L） ④（L,a）

B,C：

①S（L）（L,S）（L,a）（S,a）（a,a）

   ②S（L）（L,S）（S,S）（S,a）（a,a）

   ③S（L）（L,S）（S,S）（a,S）（a,a）

D：

5.解答：

A：

① B：

③ C：

① D：

② 

6.已知某算术表达式的文法G为：

（1）→+|

（2）→*|

（3）→i|（）

给出i+i+i和i+i*i的最左推导、最右推导和语法树

6.解答：

用E表示，T表示，F表示，上述文法可以写为：

E→T|E+T

T→F|T*F

F→（E）|i

最左推导：

E=>E+T=>E+T+T=>T+T+T=>F+T+T=>i+T+T=>i+F+T=>i+i+T

=>i+i+F=>i+i+i

E=>E+T=>T+T=>F+T=>i+T=>i+T*F=>i+F*F=>i+i*F=>i+i*i

最右推导：

E=>E+T=>E+F=>E+i=>E+T+i=>E+F+i=>E+i+i=>T+i+i

=>F+i+i=>i+i+i

E=>E+T=>E+T*F=>E+T*i=>E+F*i=>E+i*i=>T+i*i=>F+i*i=>i+i*i

i+i+i和i+i*i的语法树如下图所示。

i+i+i、i+i*i的语法树

7.已知某文法G[bexpr]：

bexpr→bexprorbterm|bterm

bterm→btermandbfactor|bfactor

bfactor→notbfactor|（bexpr）|true|false

（1）请指出此文法的终结符号、非终结符号和开始符号。

（2）试对句子not（trueorfalse）构造一棵语法树。

7.解答：

（1）终结符号为：

{or,and,not,（,）,true,false}

非终结符号为：

{bexpr,bterm,bfactor}

开始符号为：

bexpr

（2）句子not（trueorfalse）的语法树为：

8.试构造生成下列语言的上下文无关文法：

（1）L1={anbnci|n≥1,i≥0}。

解答：

（1）把anbnci分成anbn和ci两部分，分别由两个非终结符号生成，因此，生成此文法的产生式为：

S→AB

A→aAb|ab

B→cB|

（2）L2={w|w∈{a,b}+，且w中a的个数恰好比b多1}。

解答：

（2）令S为开始符号，产生的w中a的个数恰好比b多一个，令E为一个非终结符号，产生含相同个数的a和b的所有串，则产生式如下：

S→aE|Ea|bSS|SbS|SSb

E→aEbE|bEaE|

（3）L3={w|w∈{a,b}+，且|a|≤|b|≤2|a|}。

解答：

（3）设文法开始符号为S，产生的w中满足|a|≤|b|≤2|a|。

因此，可想到S有如下的产生式（其中B产生1到2个b）：

S→aSBS|BSaS

B→b|bb

（4）L4={w|w是不以0开始的奇数集}。

解答：

（4）解法一：

S→〈奇数头〉〈整数〉〈奇数尾〉

     |〈奇数头〉〈奇数尾〉

     |〈奇数尾〉

 〈奇数尾〉→1|3|5|7|9

 〈奇数头〉→2|4|6|8|〈奇数尾〉

 〈整数〉→〈整数〉〈数字〉|〈数字〉

 〈数字〉→0|〈奇数头〉

解法二：

文法G=（{S,A,B,C,D},{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},P,S）

S→AB|B

A→AC|D

B→1|3|5|7|9

D→2|4|6|8|B

C→0|D

（5）L5是不允许0开头的能被5整除的无符号数的集合。

解答：

（5）文法G=（{N,S,N,M,D},{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9},S,P）

S→N0|N5

N→MD|

M→1|2|3|4|5|6|7|8|9

D→D0|DM|

（6）语言L6={x|x∈{a,b,c}*，x是重复对称排列的（aabcbaa,aabbaa等）}。

解答：

（6）G[S]：

S→aSa|bSb|cSc|a|b|c|

（7）用后缀方式表示的算术表达式。

解答：

S→SSop|aop→+|-|*|/

（8）由整数、标识符、四个二目运算（+、-、*、/）构成的表达式。

解答：

S→id|num|SopSop→+|-|*|/

9．已知某文法G：

→i|（）|

→+|-|*|/

（1）试用最左推导证明该文法是二义性的。

（2）对于句子i+i*i构造两个相应的最右推导。

9.解答：

存在句型i+i*i，有两棵不同的语法树，如下图所示，所以是二义文法。

10.对下面的陈述，正确的在陈述后的括号内画"√"，否则画"×"

（1）存在有左递归规则的文法是LL

（1）的。

        （）

（2）任何算符优先文法的句型中不会有两个相邻的非终结符号。

（）

（3）算符优先文法中任何两个相邻的终结符号之间至少满足三种关系（a

b，a

b，a

b）之一。

    （）

（4）任何LL

（1）文法都是无二义性的。

        （）

（5）每一个SLR

（1）文法也都是LR

（1）文法。

       （）

（6）存在一种算法，能判定任何上下文无关文法是否是LL

（1）的。

（）

（7）任何一个LL

（1）文法都是一个LR

（1）文法，反之亦然。

 （）

（8）LR

（1）分析中括号中的1是指，在选用产生式A→进行分析，看当前读入符号是否在First（）中。

10.解答：

（1）×

（2）√（3）×（4）√（5）√（6）√（7）×（8）×

11.选择题，从供选择的答案中，选出应填入____内的正确答案。

（1）在编译程序中，语法分析分为自顶向下分析和自底向上分析两类。

__A__和LL

（1）分析法属于自顶向下分析；__B__和LR分析法属于自底向上分析。

自顶向下分析试图为输入符号串构造一个__C__；自底向上分析试图为输入符号串构造一个__D__。

采用自顶向下分析方法时，要求文法中不含有__E__。

供选择的答案：

A、B：

①深度分析法②宽度优先分析法

③算符优先分析法④递归子程序分析法

C