《编译原理》复习要点.docx

1、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，对构成源程序的字符串进行扫描和分解，识别出一个个单词符号。依循的原则：构词规则描述工具：有限自动机FOR I :

2、= 1 TO 100 DO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

3、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 DO BEGIN M := 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

4、。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） 优先级由高自低一元负（-） 乘、除 加、减 不同的语言对算符优先级的规定有差异，甚至差异很大！关系符（,=,） 非（，not） 与(，&，and ) 或(,|,or,) 隐含( 或imp) 等值（

5、 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e) 用*表示上的所有字的全体,包含空字例如: 设 =a， b，则 *=,a,b,aa,ab,ba,bb,aaa,.f) *的子集U和V的连接（积）定义为UV b | U & bV 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Vn=VVVh) 规定V0=，令V*=V0V1V2V3 称V*是

6、V的闭包;记 VVV* ，称V+是V的正规闭包。例如: 设：U a, aa 那么：U* = , a, aa, aaa, aaaa, U = a, aa, aaa, aaaa, i) 0型(短语文法，图灵机)： 产生式形如： 其中： (VT VN)*且至少含有一个非终结符； (VT VN)* 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： 其中：| |，仅 S 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 。k) 2型(上下文无关文法，非确定下推自动机)： 产生式形如： A 其中：A VN； (VT VN)*。非终结符的替

7、换可以不必考虑上下文。l) 3型(正规文法，有限自动机)：右线性文法 产生式形如： A B 或 A 其中： VT*；A，BVN左线性文法 产生式形如： A B 或 A 其中： VT*；A，BVN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=(VT，VN，S，P)，其中VT：终结符集合(非空)VN：非终结符集合(非空)，且VT VN=S：文法的开始符号，SVNP：产生式集合(有限)，每个产生式形式为P， PVN， (VT VN)*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(

8、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

9、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 B 或 A 其中： VT*；A，BVN 3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SS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) S0S是唯一的一个初态； e)

10、 FS ：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)=3 3.3.3 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 S0S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

11、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-闭包-closure(I)为: i) 若sI，则s-closure(I)； ii) 若sI，则从s出发经过任意条弧而能到达的任何状态s都属于-closure(I) 即 -closure(I)=Is|从某

12、个sI出发经过任意条弧能到达s例：设a是中的一个字符，定义 Ia= -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GR和左线性正规文法GL，使得L(M)L(GR)L(GL)。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)。2 对转换图

13、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出发能读出某个字而停止于终态，那么同样，从t出发也能读出而停止于终态；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 Ia(1

14、) =1, 3 I(11) =0, 2 I(12) =1 I(2)=3, 4, 5, 6 I(11) =0, 2Ia(11) =1 Ib(11) =2, 5 I(111) =0 I(112) =2 I(12) =1 I(2)=3, 4, 5, 6 Ia(2) =3, 6 Ia(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。 预测分析程序 优点：直观、简单和宜于手工实现。4.3 LL(1)分析法 构造不带回溯的自上而下分析算法 要消除文法的左递归性 克服回溯4.3.1 左递归的消除 直接消除见诸于产生式中的左