编译原理作业答案
《编译原理》习题解答：
第一次作业：
P14 2、何谓源程序、目标程序、翻译程序、汇编程序、编译程序和解释程序？它们之间可能有何种关系？
答：被翻译的程序称为源程序；
翻译出来的程序称为目标程序或目标代码；
将汇编语言和高级语言编写的程序翻译成等价的机器语言，实现此功能的程序称为翻译程序；
把汇编语言写的源程序翻译成机器语言的目标程序称为汇编程序；
解释程序不是直接将高级语言的源程序翻译成目标程序后再执行，而是一个个语句读入源程序，即边解释边执行；
编译程序是将高级语言写的源程序翻译成目标语言的程序。
关系：汇编程序、解释程序和编译程序都是翻译程序，具体见P4 图 1.3。
P14 3、编译程序是由哪些部分组成？试述各部分的功能？
答：编译程序主要由8个部分组成：（1）词法分析程序；（2）语法分析程序；（3）语义分析程序；（4）中间代码生成；（5）代码优化程序；（6）目标代码生成程序；（7）错误检查和处理程序；（8）信息表管理程序。具体功能见P7-9。
P14 4、语法分析和语义分析有什么不同？试举例说明。
答：语法分析是将单词流分析如何组成句子而句子又如何组成程序，看句子乃至程序是否符合语法规则，例如：对变量x：= y 符合语法规则就通过。语义分析是对语句意义进行检查，如赋值语句中x与y类型要一致，否则语法分析正确，语义分析则错误。
补充：为什么要对单词进行内部编码？其原则是什么？对标识符是如何进行内部编码的？答：内部编码从“源字符串”中识别单词并确定单词的类型和值；原则：长度统一，即刻画了单词本身，也刻画了它所具有的属性，以供其它部分分析使用。对于标识符编码，先判断出该单词是标识符，然后在类别编码中写入相关信息，以表示为标识符，再根据具体标识符的含义编码该单词的值。
P38 1、设T1＝{11，010}，T2＝{0，01，1001}，计算：T2T1，T1*，T2+。
T2T1＝{011，0010，0111，01010，100111，1001010}
T1*＝{ε，11，010，1111，11010，01011，010010……}
T2+＝{0，01，1001，00，001，01001，010，0101……}
P38-39 8、设有文法G[S]：
S∷＝aAb
A∷＝BcA | B
B∷＝idt |ε
试问下列符号串（1）aidtcBcAb （2）aidtccb（4）abidt是否为该文法的句型或句子。（1）S?aAb?aBcAb?aidtcAb?aidtcBcAb 句型但不是句子；
（2）S?aAb?aBcAb?aidtcAb?aidtcBcAb?aidtccAb?aidtccBb?aidtccb；是句型也是句子；
（4）该文法的句子或句型的最后一个字符串一定是字符“b”；
P39 11、试分别描述下列文法所产生的语言（文法开始符号为S）：（1）S∷＝0S | 01
（2）S∷＝aaS | bc
（1）L(G)＝{0n1| n≥1}；{解题思路：将文法转换为正规表达式} （2）L(G)＝{a2n bc | n≥0}。
P39 12、试分别构造产生下列语言的文法：
（1）{ ab n a | n=0，1，2，3……}
（3）{ aba n | n≥1}
（5）{ a n b m c p | n，m，p≥0}
（1）G＝{V N，V T，P，S}，V N＝{S，A }，V T＝{a，b}，
P：S∷＝aAa
A∷＝bA |ε
（3）G＝{V N，V T，P，S}，V N＝{S，A }，V T＝{a，b}，
P：S∷＝abA
A∷＝aA | a
（5）①G＝{V N，V T，P，S}，V N＝{S，A ，B，C}，V T＝{a，b，c}，P：S∷＝ABC
A∷＝aA |ε
B∷＝bB |ε
C∷＝cC |ε
②G＝{V N，V T，P，S}，V N＝{S}，V T＝{a，b，c}，
P：S∷＝aS | bS | cS |ε
P39 15. 设文法G规则为：
S：：=AB
B：：=a|Sb
A：：=Aa|bB
对下列句型给出推导语法树，并求出其句型短语，简单短语和句柄。（2）baabaab (3)bBABb
解（2）S
A B
A a S b
b B A B
a b B a
a
句型baabaab的短语a, ba, baa, baab, baabaab，简单短语a，句柄 a
S
（3）
A B
b B
S b
A B
短语bB, AB, ABb，bBABb
简单短语bB, AB，
句柄bB
P41 24. 下面文法那些是短语结构文法，上下文有关文法，上下文无关文法，及正规文法？
1.S::=aB B::= cB B::=b C::=c
2.S::=aB B::=bC C::=c C::=ε
3.S::=aAb aA::=aB aA::=aaA B::=b A::=a
4.S::=aCd aC::=B aC::=aaA B::=b
5.S::=AB A::=a B::=bC B::=b C::=c
6. S::=AB A::=a B::=bC C::=c C::=ε
7. S::=aA S::= ε A::=aA A::=aB A::=a B::=b
8. S::=aA S::= ε A::=bAb A::=a
短语结构文法（0） 4
上下文有关文法（1） 3
上下文无关文法（2） 5 6 8 或者 2 5 6 7 8
正规文法（3） 1 2 7 或者 1
P42 29. 用扩充的BNF表示以下文法规则：
1．Z::=AB|AC|A
2．A::=BC|BCD|AXZ|AXY
3．S::=aABb|ab
4．A::=Aab|ε
解:
1．Z::=A（B|C|ε）::=A[B|C]
2．A::=BC（ε|D）|{X（Z|Y）}::= BC[D]|{X（Z|Y）}
3．A::=a((AB|ε)b) ::= a[AB]b
4．A::={ab|ε}::={ab}
P74 4. 画出下列文法的状态图：
Z：：=Be
B：：=Af
A：：=e|Ae 并使用该状态图检查下列句子是否该文法的合法句子：f, eeff, eefe。
由状态图可知只有eefe是该文法的合法句子。
P74 5. 设右线性文法G=({S, A, B}, {a, b}, S, P)，其中P组成如下：
S：：=bA A：：=bB A：：=aA A：：=b B：：=a
画出该文法的状态转换图。
P74 6. 构造下述文法G[Z]的自动机，该自动机是确定的吗？它相应的语言是什么？
Z：：=A0 A：：=A0|Z1|0
解1：将左线性文法转换为右线性文法，由于在规则中出现了识别符号出现在规则右部的情形，因此不能直接使用书上的左右线性文法对应规则，可以引入非终结符号B，将左线性文法变为Z：：=A0 A：：=A0|B1|0 B：：=A0，具体为：
A := Z1 A := B1
A := A01
Z := A0 B := A0
将所得的新左线性文法转换成右线性文法：
此时利用书上规则，其对应的右线性文法为：A：：=0A|0B|0 Z：：=0A B：：=1A 解2：先画出该文法状态转换图：
NFA=（{S ，A ，Z}，{0，1}，M ，{S}，{Z}）
其中M ： M （S ，0）={A} M （S ，1）=? M （A ，0）={A ，Z} M （A ，1）=? M （Z ，0）=? M （Z ，1）={A}
显然该文法的自动机是非确定的；它相应的语言为：{0，1}上所有满足以00开头以0结尾且每个1必有0直接跟在其后的字符串的集合；那么如何构造其相应的有穷自动机呢？ 先构造其转换系统：
根据其转换系统可得状态转换集、状态子集转换矩阵如下表所示： I I 0 I 1 S 0 1 {S ’, S} {A} Ф 0 1 Ф {A} {A, Z, Z ’} Ф 1 2 Ф {A, Z, Z ’}
{A, Z, Z ’}
{A}
2
2 1
则其相应的DFA 为：
P74 8. 设 (NFA) M = ( {A, B}, {a, b}, M, {A}, {B} )，其中M 定义如下：
M (A, a) = {A, B} M (A, b) = {B} M (B, a) = ? M (B, b) = {A, B}
请构造相应确定有穷自动机(DFA) M ’。
解：构造一个如下的自动机(DFA) M ’， (DFA) M ’={K, {a, b}, M ’, S, Z}
K 的元素是[A] [B] [A, B]
由于M （A, a ）={A, B}，故有M ’（[A], a ）=[A, B] 同样 M ’（[A]，b ）=[B]
M ’（[B]，a ）= ?
M ’（[B]，b ）=[A ，B]
由于M （{A ，B}，a ）= M （A ，a ）U M （B ，a ）= {A ，B}U ?= {A ，B} 故 M ’（[A ，B]，a ）= [A ，B]
由于M （{A ，B}，b ）= M （A ，b ）U M （B ，b ）={B}U {A ，B} = {A ，B} 故 M ’（[A ，B]，b ）= [A ，B]
S Z ’ 0 0 1 A 0
Z S ’ ε ε 1 2 0
1
0 0 0
S=[A]，终态集Z={[A，B]，[B]}
重新定义：令0=[A] 1=[B] 2=[A, B]，则DFA如下所示：
可以进一步化简，把M’的状态分成终态组{1，2}和非终态组{0}
由于{1，2}a={1，2}b={2} {1，2}，不能再划分。至此，整个划分含有两组{1，2}{0} 令状态1代表{1，2}，化简如图：
第六次作业：
P74 11（1）(0 | 11*0)*
解：先构造该正规式的转换系统：
由上述转换系统可得状态转换集K={S, 1, 2, 3, 4, Z}，状态子集转换矩阵如下表所示： I I 0 I 1 K 0 1 {S, 1, Z} {1, Z} {2, 3, 4} 0 1 2 {1, Z} {1, Z} {2, 3, 4} 1 1 2 {2, 3, 4} {1, Z} {3, 4} 2 1 3 {3, 4} {1, Z}
{3, 4}
3
1 3
P74 12. 将图3.24非确定有穷自动机NFA 确定化和最少化。
解：设(DFA)M = {K, V T , M, S, Z}，其中，K={[0], [0, 1], [1]}，V T ={a, b}，M ：
1 0
a
a, b
a 图3.24 NFA 状态转换图 S
Z
(0 | 11*0)*
S Z ε 1 0 ε 11*0
S
Z
ε
1
0 ε
2 1 3
ε
1
0 ε 4 1 1 3
1
1 0
1
1
2 由状态子集转换矩阵可知，状态0和1是等价的，而状态2和3是等价的，因此，合并等价状态之后只剩下2个状态，也即是最少状态的DFA 。
1 0 0
1
1
M ([1], a) =[0] M ([1], b) =Ф M ([0, 1], a) =[0, 1] M ([0, 1], b) =[1] M ([0], a) =[0, 1] M ([0], b) =[1] S=[1]，Z={[0], [0, 1]}
令[0, 1]=2，则其相应的状态转换图为：
现在对该DFA 进行化简，先把状态分为两组：
终态组 {0, 2} 和非终态组 {1}，易于发现 {0, 2}
不可以继续划分，因此化简后的状态转换图如下：
P74 18. 根据下面正规文法构造等价的正规表达式：
S::=cC | a ……① A::=cA | aB ……② B::=aB | c ……③
C::=aS | aA | bB | cC | a ……④ 解：由③式可得 B= aB + c → B=a*c
由②式可得 A= cA + aB → A= c*aa*c 由①式可得 S= cC + a
由④式可得 C= aS + aA + bB + cC + a → C= c*( aS + aA + bB + a) →
C= c*( aS + ac*aa*c + ba*c + a) → S= cc*( aS + ac*aa*c + ba*c + a) + a = cc*aS+ cc*( ac*aa*c + ba*c + a) + a = (cc*a)*( cc*( ac*aa*c + ba*c + a) + a) = (cc*a)*( cc*( ac*aa*c | ba*c | a) | a) 另一种答案是S= c(ac | c)*( ac*aa*c | ba*c | aa | a) | a
1 0
a b a a 2
b
1 0, 2
a b a
第七次作业：
P142 1. 试分别消除下列文法的直接左递归（采用两种方法——重复法和改写法）（1）G[E]:
E::=T | EAT ……①
T::=F | TMF ……②
F::=(E) | i ……③
A::=+ | - ……④
M::=* | / ……⑤
解：先采用“重复法”：再采用“改写法”：
E::=T{AT} E::=TE’
T::=F{MF} E’::= ATE’ | ε
F::=(E) | i T::=FT’
A::=+ | - T’::=MFT’ | ε
M::=* | / F::=(E) | i
A::=+ | -
M::=* | /
P142 2. 试分别消除下列文法的间接左递归
（2）G[Z]:
Z::=AZ| b ……①
A::=Z A | a ……②
解：将②式代入①式可得，Z::=ZAZ| aZ | b 消除左递归后得到：
Z::=(aZ | b)Z’
Z’::=AZZ’ | ε
A::=ZA| a
P143 5. 对下面的文法G[E]:
E::=TE’
E’::=+E |ε
T::=FT’
T’::=T |ε
F::=PF’
F’::=*F’ |ε
P∷＝(E) |a |b |∧
（1）计算这个文法的每个非终结符号的FIRST和FOLLOW；
（2）证明这个文法是LL（1）文法；
（3）构造它的LL（1）分析表并分析符号串a*b+b;
解:（1）构造FIRST集：
FIRST(E’)={+, ε}
FIRST(F’)={*, ε}
FIRST(E)=FIRST(T)=FIRST(F)=FIRST(P) ={ (，a，b，∧}
FIRST(T’)={ (，a，b, ε，∧}
构造FOLLOW 集：
规则一
＃∈FOLLOW(E) FOLLOW(E)={#}
规则二
)∈FOLLOW(E) FOLLOE(E)={ )，#}
FIRST(E’)-{ε}FOLLOW(T) FOLLOW(T)={+}
FIRST(T’)-{ε}FOLLOW(F) FOLLOW(F)={ (，a，b，∧}
FIRST(F’)-{ε}FOLLOW(P) FOLLOW(P)={*}
规则三
FOLLOW(E) FOLLOW(E’) FOLLOW(E’)={#，)}
FOLLOW(E) FOLLOW(T) FOLLOW(T)={＋，＃，）}
FOLLOW(T) FOLLOW(T’) FOLLOW(T’)= {＋，＃，）}
FOLLOW(T) FOLLOW(F) FOLLOW(F)={ (，)，a，b，＋，＃，∧} FOLLOW(F) FOLLOW(F’) FOLLOW(F’)= { (，)，a，b，＋，＃，∧} FOLLOW(F) FOLLOW(P) FOLLOW(P)= { (，)，a，b，＋，＃，∧,*}
最后结果为：
FIRST(E’)={+, ε}
FIRST(F’)={*, ε}
FIRST(E)=FIRST(T)=FIRST(F)=FIRST(P) ={ (，a，b，∧}
FIRST(T’)={ (，a，b, ε，∧)
FOLLOE(E)={ ), ＃}
FOLLOW(E’)={＃，)}
FOLLOW(T)={＋，＃，）}
FOLLOW(T’)= {＋，＃，）}
FOLLOW(F)={ (，)，a，b，＋，＃，∧}
FOLLOW(F’)={ (，)，a，b，＋，＃，∧}
FOLLOW(P)= { (，)，a，b，＋，＃，∧,*}
（2）证明该文法是LL（1）文法：
证明：对于规则E’::=+E |ε，T’::=T |ε，F’::=*F’ |ε（仅有一边能推出空串）有FIRST(+E)={+}∩FIRST(ε)= ?，FIRST(T)={(, a, b, ∧}∩FIRST(ε)= ?
FIRST(*F’)={*}∩FIRST(ε)= ?，FIRST(+E)={+}∩FOLLOW(E’)= {#, )}=?
FIRST(T)={(, a, b, ∧}∩FOLLOW(T’)= {+, #, )}=?
FIRST(*F’)={*}∩FOLLOW(F’)= { (，)，a，b，＋，＃，∧}=?
所以该文法是LL（1）文法。
（3）构造文法分析表
a b + * ( ) ∧#
E E→TE’E→TE’E→TE’E→TE’
E’E’→+E E’→εE’→εT T→FT’T→FT’T→FT’T→FT’
T’T’→T T’→T T’→εT’→T T’→εT’→T T’→
ε
F F→PF’F→PF’F→PF’F→PF’
F’F’→εF’→εF’→εF’→*F’F’→εF’→εF’→εF’→
ε
P P →a P →b P →(E) P →∧
下面分析符号串a*b+b
步骤分析栈余留输入串所用的产生式
1 #E a*b+b# E→TE’
2 #E’T a*b+b# T→FT’
3 #E’T’F a*b+b# F→PF’
4 #E’T’F’P a*b+b# P →a
5 #E’T’F’a a*b+b#
6 # E’T’F’ *b+b# F’→*F’
7 # E’T’F’* *b+b#
8 # E’T’F’ b+b# F’→ε
9 # E’T’ b+b# T’→T
10 # E’T b+b# T→FT’
11 # E’T’F b+b# F→PF’
12 # E’T’F’P b+b# P →b
13 #E’T’F’b b+b#
14 #E’T’F’ +b# F’→ε
15 #E’T’ +b# T’→ε
16 #E’ +b# E’→+E
17 #E+ +b#
18 #E b# E→TE’
19 #E’T b# T→FT’
20 #E’T’F b# F→PF’
21 # E’T’F’P b# P→b
22 # E’T’F’b b#
23 # E’T’F’ # F’→ε
24 # E’T’ # T’→ε
25 #E’ # E’→ε
26 # # 成功
所以符号串a*b+b是该文法的句子；
P144 6. 对下列文法，构造相应的FIRST和FOLLOW：
（1）S∷＝aAd
A∷＝BC
B∷＝b |ε
C∷＝c |ε
（2）A∷＝BCc | gDB
B∷＝ε| bCDE
C∷＝DaB | ca
D∷＝ε| dD
E∷＝gAf | c
解：（1）
构造FIRST集
FIRST(S)={a}
FIRST(B)={b，ε}
FIRST(C)={c，ε}
FIRST(A)={b，c，ε}
构造FOLLOW集
规则一
＃∈FOLLOW(S) FOLLOW(S)={#} 规则二
d∈FOLLOW(A) FOLLOE(A)={d} FIRST(C)-{ ε}FOLLOW(B) FOLLOW(B)={c}
规则三
FOLLOW(A) FOLLOW(B) FOLLOW(B)={d，c} FOLLOW(A) FOLLOW(C) FOLLOW(C)={d}
最后结果为：
FIRST(S)={a}
FIRST(A)={b，c，ε}
FIRST(B)={b，ε}
FIRST(C)={c，ε}
FOLLOW(S)={#}
FOLLOW(A)={d}
FOLLOW(B)={d，c}
FOLLOW(C)={d}
（2）
构造FIRST集
规则二
FIRST(A)={g},
FIRST(B)={b，ε},
FIRST(C)={ c},
FIRST(D)={d，ε},
FIRST(E)={ g，c }.
规则三
FIRST(A)={g，b，c},
FIRST(C)={a，c，d},
FIRST(A)={ a，b，c，d，g}.
构造FOLLOW集
规则一
＃∈FOLLOW(A) FOLLOW(A)={#}
规则二
f∈FOLLOW(A) FOLLOE(A)={ f，＃}
c∈FOLLOW(C) FOLLOE(C)={ c}
a∈FOLLOW(D) FOLLOE(D)={ a}
FIRST(Cc)-{ ε}FOLLOW(B) FOLLOW(B)={c，d，a}
FIRST(B)-{ ε}FOLLOW(D) FOLLOW(D)={b，a}
FIRST(DE)-{ ε}FOLLOW(C) FOLLOW(C)={d，g，c}
FIRST(E) FOLLOW(D) FOLLOW(D)={b，c，a，g}
规则三
FOLLOW(A) FOLLOW(B) FOLLOW(B)={a，c，d，f，#}
FOLLOW(A) FOLLOW(D) FOLLOW(D)={a，b，c，f，g，＃}
FOLLOW(B) FOLLOW(E) FOLLOW(E)= {a，c，d，f，#}
FOLLOW(C) FOLLOW(B) FOLLOW(B)={ a，c，d，g，f，#}
FOLLOW(B) FOLLOW(E) FOLLOW(E)= { a，c，d，g，f，#}
最后结果为：
FIRST(A)={ a，b，c，d，g},
FIRST(B)={b，ε},
FIRST(C)={a，c，d},
FIRST(D)={d，ε},
FIRST(E)={ g，c },
FOLLOE(A)={ f，＃}
FOLLOW(B)={ a，c，d，g，f，#},
FOLLOW(C)={d，g，c},
FOLLOW(D)={a，b，c，f，g，＃},
FOLLOW(E)= { a，c，d，g，f，#}.
P144 9. 设已给文法G[S]:
S∷＝SaB | bB
A∷＝Sa
B∷＝Ac
（1）将此文法改写为LL（1）文法
（4）构造LL（1）分析表
解：此题消除左递归之后，构造LL（1）分析表存在“多重入口”问题，故采用以下方法：
（1）改写为LL（1）文法：
S∷＝bB{aB}
A∷＝Sa
B∷＝Ac
（4）
FIRST(S)={ b },
FIRST(A)={b},
FIRST(B)={b},
FOLLOE(S)={a，＃},
FOLLOW(A)={ c},
FOLLOW(B)={a，＃}.
a b c # S S∷＝bB{aB}
A A∷＝Sa
B B∷＝Ac
P144 10. 证明下述文法不是简单优先文法：
（1）S∷＝bEb
E∷＝E+T | T
（2）S∷＝bEb
E∷＝F | F+T | T | i
T∷＝i | (E)
证明：
(1)画语法树：S
╱│╲
b E b
╱│╲
E + T
可以得出b=E和b (2)因该文法中含 E∷=i T∷=i 右部两个产生式相同，故该文法不是简单优先文法. P145 11. 构造下述文法的优先关系矩阵，它们是简单优先文法吗？ S∷＝M | U M∷＝iEtMeM | a U∷＝iEtS | iEtMeU E∷＝b 解： S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S 0 1 1 0 0 0 0 0 0 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 M 0 0 0 0 1 0 0 1 0 U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U 0 0 0 0 1 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 1 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 1 i 0 0 0 1 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 1 1 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 1 1 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S 0 1 1 0 1 0 0 1 0 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 M 0 0 0 0 1 0 0 1 0 U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U 0 0 0 0 1 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 1 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 1 i 0 0 0 1 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 1 1 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 1 1 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = × S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S 0 1 1 0 0 0 0 0 0 M 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M 0 1 0 0 0 0 0 1 0 U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U 1 0 1 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 1 i 0 0 0 0 0 0 0 0 1 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 1 1 0 1 0 0 1 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 1 0 0 1 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 1 1 1 0 0 0 0 1 0 S 1 1 1 0 0 0 0 1 0 M 0 1 0 0 0 0 0 1 0 M 0 1 0 0 0 0 0 1 0 U 1 1 1 0 0 0 0 0 0 U 1 1 1 0 0 0 0 1 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B B L B L 2 B L + B B R B B B L + B R 2 B R 3 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 1 1 1 0 0 0 0 1 0 S 1 0 1 0 0 0 0 0 0 M 0 1 0 0 0 0 0 1 0 M 1 1 1 0 0 0 0 0 0 U 1 1 1 0 0 0 0 1 0 U 1 0 1 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 1 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 1 1 1 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 0 0 0 1 0 0 0 0 0 S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 1 1 1 0 1 0 0 1 0 S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M 0 1 0 0 1 0 0 1 0 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 U 0 0 1 0 1 0 0 0 0 × = U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 1 0 0 0 0 1 E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 1 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 1 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 1 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 1 0 a 0 0 0 0 0 0 1 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 1 b 0 0 0 0 0 1 0 0 0 S M U E i t e a b S M U E i t e a b S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 S 1 1 1 0 1 0 0 1 0 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 M 0 1 0 0 1 0 0 1 0 U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 U 0 0 1 0 1 0 0 0 0 = × × = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 × E 0 0 0 1 0 0 0 0 1 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 1 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 1 1 0 0 0 1 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 1 1 0 0 0 1 0 0 a 0 0 0 0 0 0 1 0 0 a 0 0 0 0 0 0 0 1 0 b 0 0 0 0 0 1 0 0 0 b 0 0 0 0 0 0 0 0 1 S M U E i t e a b S 0 0 0 0 0 0 0 0 0 M 0 0 0 0 0 0 1 0 0 U 0 0 0 0 0 0 0 0 0 = E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 0 0 0 0 0 1 0 0 B R + B (R +)T B L * B B (R +)T B B L * B (R +)T B b 0 0 0 0 0 1 0 0 0 优先关系矩阵如下： S M U i E t e a b S M = U i = E = t = = e = = a b 其中含多重定义的表项，因而该文法不是简单优先文法。 P145 12. 根据图4.25的语法树，确定全部优先关系： (a) E=+ +=T T=* *=F (=E E=) *<( + <变量>=:= ;=<语句表> :==i BEGIN<<说明> BEGIN ; <<语句> ;<<变量> ; <说明>>; <标识符表>>; i>; i>:= P145 13. 利用表4.6文法G[E]的优先关系矩阵，来分析符号串#b(((aa)a)a)b#和#((aa)a)#。 (1) 步骤符号栈关系输入串规则 1 # < b(((aa)a)a)b# 2 #b < (((aa)a)a)b# 3 #b( < ((aa)a)a)b# 4 #b(( < (aa)a)a)b# 5 #b((( < aa)a)a)b# 6 #b(((a > a)a)a)b# 7 #b(((M = a)a)a)b# M∷=a 8 #b(((Ma = )a)a)b# 9 #b(((Ma) > a)a)b# 10 #b(((L > a)a)b# L∷=Ma) 11 #b((M = a)a)b# M∷=(L 12 #b((Ma = )a)b# 13 #b((Ma) > a)b# 14 #b((L > a)b# L∷=Ma) 15 #b(M = a)b# M∷=(L 16 #b(Ma = )b# 17 #b(Ma) > b# 18 #b(L > b# L∷=Ma) 19 #bM = b# M∷=(L 20 #bMb > # 21 #Z > # Z∷=bMb (2) 步骤符号栈关系输入串规则 1 # < ((aa)a)# 2 #( < (aa)a)# 3 #(( < aa)a)# 4 #((a > a)a)# 5 #((M = a)a)# M∷=a 6 #((Ma = )a)# 7 #((Ma) > a)# 8 #((L > a)# L∷=Ma) 9 #(M = a)# M∷=(L 10 #(Ma = )# 11 #(Ma) > # 12 #(L > # L∷=Ma) 13 #M > # M∷=(L P146 17. 设已给文法G[S]: E∷＝E+T | T T∷＝T*F | F F∷＝P↑F | P P∷＝(E) | i （1）构造此文法的算符优先矩阵； 解：（1） E T F P ( i * + ) ↑ E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 T 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 F 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 B = P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 ( 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 i 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 * 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ↑ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 编译原理实验指导 实验安排： 上机实践按小组完成实验任务。每小组三人，分别完成TEST语言的词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成三个题目,语法分析部分可任意选择一种语法分析方法。先各自调试运行，然后每小组将程序连接在一起调试，构成一个相对完整的编译器。 实验报告： 上机结束后提交实验报告，报告内容： 1．小组成员； 2．个人完成的任务； 3．分析及设计的过程； 4．程序的连接； 5．设计中遇到的问题及解决方案； 6．总结。 实验一词法分析 一、实验目的 通过设计编制调试TEST语言的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。 编制一个读单词过程，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。 二、实验预习提示 1．词法分析器的功能和输出格式 词法分析器的功能是输入源程序，输出单词符号。词法分析器的单词符号常常表示 成以下的二元式(单词种别码，单词符号的属性值)。 2．TEST语言的词法规则 一、填空题|（每题4分，共20分） 1. 乔母斯基定义的3型文法（线性文法）产生式形式 A→Ba|a,或A→aB|a，A，B∈Vn, a,b∈Vt 。 2.语法分析程序的输入是单词符号，其输出是语法单位。 3 型为 B → .aB 的LR（0）项目被称为移进项目，型为 B → a.B 的LR（0） 项目被称为待约项目， 4.在属性文法中文法符号的两种属性分别为继承属性和综合属性。 5、运行时存贮管理方案有静态存储分配、动态存储分配和堆式存储分配和方案。 二.已知文法 G(S) (1) E → T | E+T (2) T → F | F*F (3) F →（E）| i （1）写出句型（T*F+i）的最右推到并画出语法树。（4分） （2）写出上述句型的短语，直接短语和句柄。（4分） 答：（1）最右推到（2分） E ==> T ==> F ==> (E) ==> (E+T) ==> (E+F) ==> (E+i) ==> (T+i) ==> (T*F+i) (2) 语法树（2分） （3）（4分） 短语：（T*F+i），T*F+i ，T*F ， i 直接短语：T*F ， i 句柄：T*F 三. 证明文法G(S) ：S → SaS |ε是二义的。（6分） 答：句子aaa对应的两颗语法树为： 因此，文法是二义文法 四.给定正规文法G（S）： (1) S → Sa | Ab |b (2) A → Sa 请构造与之等价的DFA。（6分） 答：对应的NFA为：（6分） 状态转换表： a b {F} Φ{S} {S} {S,A} Φ {S,A} {S,A} {S} 五. 构造识别正规语言b*a(bb*a)*b* 最小的DFA（要求写出求解过程）。（15分）答：（1）对应的NFA（5分） a b {0} {1，3} {0} {1,3} Φ{2，3} {2,3} {1,3} {2,3} （5分） 六. 已知文法G(S) : (1) S → ^ | a | (T) (2) T → T,S | S 试：（1）消除文法的左递归；（4分） （2）构造相应的first 和 follow 集合。（6分） 答：（1）消除文法的左递归后文法 G’（S）为： (1) S → ^ | a | (T) 编译原理作业答案 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】 《编译原理》第一次作业参考答案 一、下列正则表达式定义了什么语言（用尽可能简短的自然语言描述） 1.b*(ab*ab*)* 所有含有偶数个a的由a和b组成的字符串. 2.c*a(a|c)*b(a|b|c)* | c*b(b|c)*a(a|b|c)* 答案一：所有至少含有1个a和1个b的由a，b和c组成的字符串. 答案二：所有含有子序列ab或子序列ba的由a，b和c组成的字符串. 说明：答案一要比答案二更好，因为用自然语言描述是为了便于和非专业的人员交 流，而非专业人员很可能不知道什么是“子序列”，所以相比较而言，答案一要更 “自然”. 二、设字母表∑={a,b}，用正则表达式（只使用a，b，?，|，*，+，）描述下列语言： 1.不包含子串ab的所有字符串. b*a* 2.不包含子串abb的所有字符串. b*(ab)* 3.不包含子序列abb的所有字符串. b*a*ba* 注意：关于子串（substring）和子序列（subsequence）的区别可以参考课本第119页方框中的内容. ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ 《编译原理》第二次作业参考答案 一、考虑以下NFA： 1.这一NFA接受什么语言（用自然语言描述） 所有只含有字母a和b，并且a出现偶数次或b出现偶数次的字符串. 2.构造接受同一语言的DFA. 答案一（直接构造通常得到这一答案）： 答案二（由NFA构造DFA得到这一答案）： 二、正则语言补运算 实验四中间代码生成 一．实验目的： 掌握中间代码的四种形式（逆波兰式、语法树、三元式、四元式）。 二．实验内容： 1、逆波兰式定义:将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表 达式也称做后缀式。 2、抽象（语法）树：运算对象作为叶子结点，运算符作为内部结点。 3、三元式：形式序号：（op,arg1,arg2） 4、四元式：形式（op,arg1,arg2,result） 三、以逆波兰式为例的实验设计思想及算法 (1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出，将该字符入栈。 (5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。 四、程序代码： //这是一个由中缀式生成后缀式的程序 #include<> #include<> #include<> #include<> #define maxbuffer 64 void main() { char display_out(char out_ch[maxbuffer], char ch[32]); //int caculate_array(char out_ch[32]); static int i=0; static int j=0; char ch[maxbuffer],s[maxbuffer],out[maxbuffer]; cout<<"请输入中缀表达式: "; 编译原理实验报告实验名称：实验一编写词法分析程序 实验类型：验证型实验 指导教师：何中胜 专业班级：13软件四 姓名：丁越 学号： 电子邮箱： 实验地点：秋白楼B720 实验成绩： 日期：2016年3 月18 日 一、实验目的 通过设计、调试词法分析程序，实现从源程序中分出各种单词的方法；熟悉词法分析 程序所用的工具自动机，进一步理解自动机理论。掌握文法转换成自动机的技术及有穷自动机实现的方法。确定词法分析器的输出形式及标识符与关键字的区分方法。加深对课堂教学的理解；提高词法分析方法的实践能力。通过本实验，应达到以下目标： 1、掌握从源程序文件中读取有效字符的方法和产生源程序的内部表示文件的方法。 2、掌握词法分析的实现方法。 3、上机调试编出的词法分析程序。 二、实验过程 以编写PASCAL子集的词法分析程序为例 1.理论部分 （1）主程序设计考虑 主程序的说明部分为各种表格和变量安排空间。 数组 k为关键字表，每个数组元素存放一个关键字。采用定长的方式，较短的关键字 后面补空格。 P数组存放分界符。为了简单起见，分界符、算术运算符和关系运算符都放在 p表中 （编程时，还应建立算术运算符表和关系运算符表，并且各有类号），合并成一类。 id和ci数组分别存放标识符和常数。 instring数组为输入源程序的单词缓存。 outtoken记录为输出内部表示缓存。 还有一些为造表填表设置的变量。 主程序开始后，先以人工方式输入关键字，造 k表；再输入分界符等造p表。 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上 送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。 ⑵词法分析过程考虑 将词法分析程序设计成独立一遍扫描源程序的结构。其流程图见图1-1。 图1-1 该过程取名为 lexical，它根据输入单词的第一个字符（有时还需读第二个字符），判断单词类，产生类号：以字符 k表示关键字；i表示标识符；c表示常数；p表示分界符；s表示运算符（编程时类号分别为 1，2，3，4，5）。 对于标识符和常数，需分别与标识符表和常数表中已登记的元素相比较，如表中已有 该元素，则记录其在表中的位置，如未出现过，将标识符按顺序填入数组id中，将常数 变为二进制形式存入数组中 ci中，并记录其在表中的位置。 lexical过程中嵌有两个小过程：一个名为getchar，其功能为从instring中按顺序取出一个字符，并将其指针pint加1；另一个名为error，当出现错误时，调用这个过程， 输出错误编号。 2.实践部分 编译原理作业 P7：1.1；1.2自编2.1；2.2自编2.3；2.4自编2.5自编3.1 自编3.2自编3.3；3.4P100.4.1；4.2自编4.3；4.4自编5.1 自编5.2自编7.1；7.2 自编8.1 P7：1.1 P7；1.2 自编2.1 文法G[S]：S→xSx│y所识别的语言是。 a. xyx b. (xyx)* c. x n yx n(n≥0) d. x*yx* 【解答】 自编2.2 令文法G[N]为 G[N]: N→D∣ND D→0∣1∣2∣3∣4∣5∣6∣7∣8∣9 (1) G[N]的语言L(G)是什么? (2) 给出句子0127、34和568的最左推导和最右推导。 【解答】 自编2.3 对于文法G[S]: S→(L)∣aS∣a L→L, S∣S (1) 画出句型(S,(a))的语法树； (2) 写出上述句型的所有短语、直接短语、句柄。 【解答】 自编2.4 已知文法G[S]为S→SaS∣ε，试证明文法G[S]为二义文法。 【解答】 自编2.5 按指定类型，给出语言的文法。 (1) L={a i b j│j>i≥1}的上下文无关文法； (2) 字母表∑={a,b}上的同时只有奇数个a和奇数个b的所有串的集合的正规文法； 自编3.1 什么是扫描器？扫描器的功能是什么？ 自编3.2 结合自动机证明：正规式(ab)*a与正规式a(ba)*是否等价？给出分析过程。 自编3.3 已知自动机DFA如图3-4所示 图3-4 DFA 写出其对应的语言，分别用正规文法和自然语言描述。 【解答】 自编3.4 设有L(G)={a2n+1b2m a2p+1| n≥0,p≥0,m≥1}。 (1) 给出描述该语言的正规表达式； (2) 构造识别该语言的确定有限自动机(可直接用状态图形式给出)。【解答】 P100：4.1 P100；4.2 自编4.3 在算符优先分析法中，为什么要在找到最左素短语的尾时才返回来确定其对应的头，能否按扫描顺序先找到头后再找到对应的尾，为什么？ 【解答】 自编4.4 设有文法G[S]: S→a|b|(A) A→SdA|S (1) 构造算符优先关系表； 院系：计算机科学学院 专业、年级： 07计科2大班 课程名称：编译原理 学号姓名： 指导教师： 2010 年11月17 日 组员学号姓名 实验 名称 实验一：词法分析实验室9205 实验目的或要求 通过设计一个具体的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。 编制一个读单词过程，从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。 具体要求：输入为某语言源代码，达到以下功能： 程序输入/输出示例：如源程序为C语言。输入如下一段： main() { int a,b; a=10; b=a+20; } 要求输出如下（并以文件形式输出或以界面的形式输出以下结果）。 （2，”main”） （5，”（“） （5，”）“） （5，”{“} （1，”int”） （2，”a”） （5，”,”） （2，”b”） （5，”;”） （2，”a”） （4，”=”） （3，”10”） （5，”;”） （2，”b”） （4，”=”） （2，”a”） （4，”+”） （3，”20”） （5，”;”） （5，”}“） 要求： 识别保留字：if、int、for、while、do、return、break、continue等等，单词种别码为1。 其他的标识符，单词种别码为2。常数为无符号数，单词种别码为3。 运算符包括：+、-、*、/、=、>、<等；可以考虑更复杂情况>=、<=、!= ；单词种别码为4。分隔符包括：“，”“；”“（”“）”“{”“}”等等，单词种别码为5。 一、填空题（每空2分，共20分） 1．编译程序首先要识别出源程序中每个单词，然后再分析每个句子并翻译其意义。 2．编译器常用的语法分析方法有自底向上和自顶向下两种。 3．通常把编译过程分为分析前端与综合后端两大阶段。词法、语法和语义分析是对源程序的分析，中间代码生成、代码优化与目标代码的生成则是对源程序的综合。 4．程序设计语言的发展带来了日渐多变的运行时存储管理方案，主要分为两大类，即静态存储分配方案和动态存储分配方案。 5．对编译程序而言，输入数据是源程序，输出结果是目标程序。 1．计算机执行用高级语言编写的程序主要有两种途径：解释和编译。 2．扫描器是词法分析器，它接受输入的源程序，对源程序进行词法分析并识别出一个个单词符号，其输出结果是单词符号，供语法分析器使用。 3．自下而上分析法采用移进、归约、错误处理、接受等四种操作。 4．一个LL（1）分析程序需要用到一张分析表和符号栈。 5．后缀式abc-/所代表的表达式是a/(b-c)。 二、单项选择题（每小题2分，共20分） 1．词法分析器的输出结果是__C。 A．单词的种别编码B．单词在符号表中的位置 C．单词的种别编码和自身值D．单词自身值 2．正规式M 1 和M 2 等价是指__C_。 A．M1和M2的状态数相等 B．M1和M2的有向边条数相等 C．M1和M2所识别的语言集相等D．M1和M2状态数和有向边条数相等 3．文法G：S→xSx|y所识别的语言是_C____。 A．xyx B．(xyx)* C．xnyxn(n≥0) D．x*yx* 4．如果文法G是无二义的，则它的任何句子α_A____。 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5．构造编译程序应掌握____D__。 A．源程序B．目标语言C．编译方法D．以上三项都是 6．四元式之间的联系是通过__B___实现的。 A．指示器B．临时变量C．符号表D．程序变量 7．表达式(┐A∨B)∧(C∨D)的逆波兰表示为__B___。 A．┐AB∨∧CD∨B．A┐B∨CD∨∧ C．AB∨┐CD∨∧D．A┐B∨∧CD∨ 8. 优化可生成__D___的目标代码。 A．运行时间较短 B．占用存储空间较小 C．运行时间短但占用内存空间大D．运行时间短且占用存储空间小 9．下列___C___优化方法不是针对循环优化进行的。 A. 强度削弱B．删除归纳变量C．删除多余运算D．代码外提 10．编译程序使用_B_区别标识符的作用域。 A. 说明标识符的过程或函数名B．说明标识符的过程或函数的静态层次 C．说明标识符的过程或函数的动态层次 D. 标识符的行号 三、判断题（对的打√，错的打×，每小题1分，共10分） 2．一个有限状态自动机中，有且仅有一个唯一的终态。x 《编译原理》第一次作业参考答案 一、下列正则表达式定义了什么语言（用尽可能简短的自然语言描述）？ 1.b*(ab*ab*)* 所有含有偶数个a的由a和b组成的字符串. 2.c*a(a|c)*b(a|b|c)* | c*b(b|c)*a(a|b|c)* 答案一：所有至少含有1个a和1个b的由a，b和c组成的字符串. 答案二：所有含有子序列ab或子序列ba的由a，b和c组成的字符串. 说明：答案一要比答案二更好，因为用自然语言描述是为了便于和非专业的人员交流，而非专业人员很可能不知道什么是“子序列”，所以相比较而言，答案一要更“自然”. 二、设字母表∑={a,b}，用正则表达式（只使用a，b， ，|，*，+，？）描述下列语言： 1.不包含子串ab的所有字符串. b*a* 2.不包含子串abb的所有字符串. b*(ab?)* 3.不包含子序列abb的所有字符串. b*a*b?a* 注意：关于子串（substring）和子序列（subsequence）的区别可以参考课本第119页方框中的内容. ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ ~\(≧▽≦)/~ 《编译原理》第二次作业参考答案 一、考虑以下NFA： 1.这一NFA接受什么语言（用自然语言描述）？ 所有只含有字母a和b，并且a出现偶数次或b出现偶数次的字符串. 2.构造接受同一语言的DFA. 答案一（直接构造通常得到这一答案）： 答案二（由NFA构造DFA得到这一答案）： 二、正则语言补运算 3.画出一个DFA，该DFA恰好识别所有不含011子串的所有二进制串. 1.画出一个DFA，该DFA恰好识别所有不含011子串的所有二进制串. 实验一词法分析程序实现 一、实验目得与要求 通过编写与调试一个词法分析程序,掌握在对程序设计语言得源程序进行扫描得过程中,将字符流形式得源程序转化为一个由各类单词符号组成得流得词法分析方法 二、实验内容 基本实验题目：若某一程序设计语言中得单词包括五个关键字begｉｎ、end、if、then、elsｅ；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符与四个算术运算符，试构造能识别这些单词得词法分析程序（各类单词得分类码参见表Ｉ）。 表Ｉ语言中得各类单词符号及其分类码表 输入:由符合与不符合所规定得单词类别结构得各类单词组成得源程序文件。 输出：把所识别出得每一单词均按形如(CLASS，VＡLUE）得二元式形式输出,并将结果放到某个文件中。对于标识符与无符号常数，CＬASS字段为相应得类别码得助记符;V AL ＵＥ字段则就是该标识符、常数得具体值；对于关键字与运算符,采用一词一类得编码形式，仅需在二元式得CLASS字段上放置相应单词得类别码得助记符，V ALUE字段则为“空". 三、实现方法与环境 词法分析就是编译程序得第一个处理阶段，可以通过两种途径来构造词法分析程序.其一就是根据对语言中各类单词得某种描述或定义(如BＮF)，用手工得方式（例如可用Ｃ语言)构造词法分析程序。一般地,可以根据文法或状态转换图构造相应得状态矩阵,该状态矩阵连同控制程序一起便组成了编译器得词法分析程序;也可以根据文法或状态转换图直接编写词法分析程序。构造词法分析程序得另外一种途径就是所谓得词法分析程序得自动生成，即首先用正规式对语言中得各类单词符号进行词型描述,并分别指出在识别单词时,词法分析程 《编译原理》实验指导书 实验目的和内容 编译原理实验的目的是使学生将编译理论运用到实际当中，实现一个简单语言集的词法、语法和语义分析程序，验证实际编译系统的实现方法，并加深对编译技术的认识。 实验内容共需实现编译器的词法、语法和语义分析程序三个组成部分。要求学生必须完成每个实验的基本题目要求，有余力的同学可尝试实验的扩展要求部分。 实验报告 要求每人针对所完成的实验内容上交一份实验报告，其中主要包括三方面内容：1、实验设计：实验采用的实现方法和依据（如描述语言的文法及其机内表示，词分析 的单词分类码表、状态转换图或状态矩阵等，语法分析中用到的分析表或优先矩阵等，语法制导翻译中文法的拆分和语义动作的设计编写等）；具体的设计结果（应包括整体设计思想和实现算法，程序结构的描述，各部分主要功能的说明，法以及所用数据结构的介绍等）。 2、程序代码：实验实现的源程序清单，要求符合一般的程序书写风格，有详细的注释。 3、实验结果分析：自行编写若干源程序作为测试用例，对所生成的编译程序进行测试 （编译程序的输入与输出以文件的形式给出）；运行结果分析（至少包括一个正确和一个错误单词或语句的运行结果）；以及改进设想等。 注意事项 1、电子版实验报告和源程序在最后一次机时后的一周内上交。（每个同学上交一个压 缩文件，其命名格式为“学号_姓名.rar”，内含实验报告和一个命名为“源程序” 的文件夹。注意提交的源程序应是经过调试、测试成功的较为通用的程序，并应有相应的注释、运行环境和使用方法简介。） 2、不接受不完整的实验报告和没有说明注释的源程序，或者说明与程序、运行结果不 符合的作业。 特别鼓励：扩展题目 1、为亲身经历一个小型编译器的开发全过程，触摸一下与实际编译器开发相关的工作， 大家可以自由组成3人左右的小组，推举组长，模拟一个团队分工协作开发大型软件的实战环境，融入软件工程的思想规范和一般理论方法，初步体验从系统分析设计、编码测试到交付维护的一个完整编译器软件的开发过程。要求组长为每个小组成员分配主要负责的任务，完成相应的分析设计员、程序员和测试员等角色的工作，并以小组为单位提交一份实验报告和源程序，在报告封面上写明每个同学主要完成和负责的部分。 2、以组为单位完成的实验内容至少必须整合词法、语法和语义三个部分的实验，对于 选定的适当规模的文法（如C语言的一个大小适宜的子集），进行系统的总体设计、功能分析、编码测试等工作。完成一个从对源程序的词法分析开始，到中间代码生成的完整的编译器前端的开发，使所涉及到的编译系统的各个组成模块有机地衔接在一起，提交一份完整的实验报告和源程序，并将以下几个方面描述清楚： 编译原理复习题 一、填空题： 1、编译方式与解释方式的根本区别在于（是否生成目标代码）。 2、对编译程序而言，输入数据是（源程序），输出结果是（目标程序）。 3、如果编译程序生成的目标程序是机器代码程序，则源程序的执行分为两大阶段：（编译阶段）和（运行阶段）。 4、如果编译程序生成的目标程序是汇编语言程序，则源程序的执行分成三个阶段：（编译阶段）、（汇编阶段）和（运行阶段）。 5、自顶向下语法分析方法会遇到的主要问题有（回溯）和（（左递归带来的）无限循环）。 6、LL(k)分析法中，第一个L的含义是（从左到右进行分析），第二个L的含义是（每次进行最左推导），“k”的含义是（向输入串中查看K个输入符号）。 7、LL(1)分析法中，第一个L的含义是（从左到右进行分析），第二个L的含义是（每次进行最左推导），“1”的含义是（向输入串中查看1个输入符号）。 8、自顶向下语法分析方法的基本思想是：从（识别符号）出发，不断建立（直接推导），试图构造一个推导序列，最终由它推导出与输入符号相同的（符号串）。 9、自底向上语法分析方法的基本思想是：从待输入的符号串开始，利用文法的规则步步向上进行（直接归约），试图（归约）到文法的（识别符号|开始符号）。 10、LR(0)分析法的名字中，“L”的含义是（从左到右进行分析），“R”的含义是（采用最右推导的逆过程---最左归约），“0”的含义是（向貌似句柄的符号串后查看0个输入符号）。 11、LR(1)分析法的名字中，“L”的含义是（从左到右进行分析），“R”的含义是（采用最右推导的逆过程---最左归约），“1”的含义是（向貌似句柄的符号串后查看1个输入符号）。 12、SLR(1)分析法的名字中，“S”的含义是（简单的），“L”的含义是（从左到右进行分析），“R”的含义是（采用最右推导的逆过程---最左归约），“1”的含义是（向貌似句柄的符号串后查看1个输入符号）。 13、在编译过程中，常见的中间语言形式有（逆波兰表示）、（三元式）、（四元式）和（树形表示）。 14、在编译程序中安排中间代码生成的目的是（便于代码优化）和（便于目标程序的移植）。 15、表达式-a+b*(-c+d)的逆波兰表示为（a-bc-d+*+ ）。 16、表达式a+b*(c+d/e)的逆波兰表示为（abcde/+*+ ）。 17、表达式a:=a+b*c↑(d/e)/f的逆波兰表示为（aabcde/↑*f/+:= ）。 18、文法符号的属性有（继承属性）和（综合属性）两种。 19、一个文法符号的继承属性是通过语法树中它的（兄弟结点与父）结点的相应文法符号的属性来计算的。 20、一个文法符号的综合属性是通过语法树中它的（子）结点的属性来计算的。 《编译原理》课程实验指导书 课程编号： 课程名称：编译原理/Compiler Principles 实验总学时数： 8 适用专业：计算机科学与技术、软件工程 承担实验室：计算机学院计算机科学系中心实验室、计算机技术系中心实验室 一、实验教学的目的与要求 上机实习是对学生的一种全面综合训练，是与课堂听讲、自学和练习相辅相成的必不可少的一个教学环节。通常，实习题中的问题比平时的练习题要复杂，也更接近实际。编译原理这门课程安排的2次上机实验都属于一种设计类型的实验，每个实验的训练重点在于基本的编译技术和方法，而不强调面面俱到；实验的目的是旨在使学生进一步巩固课堂上所学的理论知识，深化理解和灵活掌握教学内容；培养学生编制算法的能力和编程解决实际问题的动手能力。 要求学生在上机前应认真做好各种准备工作，熟悉机器的操作系统和语言的集成环境，独立完成算法设计和程序代码的编写；上机时应随带有关的编译原理教材或参考书；要学会程序调试与纠错。 每次实验后要交实验报告，实验报告的内容应包括： （1）实验题目、班级、学号、姓名、完成日期； （2）简要的需求分析与概要设计； （3）详细的算法描述； （4）源程序清单； （5）给出软件的测试方法和测试结果； （6）实验的评价、收获与体会。 开发工具： （1）DOS环境下使用Turbo C； （2）Windows环境下使用Visual C++ 。 考核： 实验成绩占编译原理课程结业成绩的10%。 三、单项实验的内容和要求： 要求每个实验保证每个学生一台微机。 实验一（4学时）：单词的词法分析程序设计。 （一）目的与要求 1．目的 通过设计、编制、调试一个具体的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解，并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。 第七章语义分析和中间代码产生 本章要点 1. 中间语言，各种常见中间语言形式； 2. 说明语句、赋值语句、布尔表达式、控制语句等的翻译； 3. 过程调用的处理； 4. 类型检查； 本章目标 掌握和理解中间语言，各种常见中间语言形式；各种语句到中间语言的翻译；以及类型检查等内容。 本章重点 1．中间代码的几种形式，它们之间的相互转换：四元式、三元式、逆波兰表示； 3．赋值语句、算术表达式、布尔表达式的翻译及其中间代码格式； 4．各种控制流语句的翻译及其中间代码格式； 5．过程调用的中间代码格式； 6．类型检查； 本章难点 1. 各种语句的翻译； 2. 类型系统和类型检查； 作业题 一、单项选择题： 1. 布尔表达式计算时可以采用某种优化措施，比如A and B用if-then-else可解释为_______。 a. if A then true else B； b. if A then B else false； c. if A then false else true； d. if A then true else false； 2. 为了便于优化处理，三地址代码可以表示成________。 a. 三元式 b. 四元式 c. 后缀式 d. 间接三元式 3. 使用三元式是为了________： a. 便于代码优化处理 b. 避免把临时变量填入符号表 c. 节省存储代码的空间 d. 提高访问代码的速度 4. 表达式-a+b*(-c+d)的逆波兰式是________。 a. ab+-cd+-*； b. a-b+c-d+*； c. a-b+c-d+*； d. a-bc-d+*+； 5. 赋值语句x:=-(a+b)/(c-d)-(a+b*c)的逆波兰式表示是_______。 a. xab+cd-/-bc*a+-:=；a. xab+/cd-bc*a+--:=；a. xab+-cd-/abc*+-:=；a. xab+cd-/abc*+--:=； 6. 在一棵语法树中结点的继承属性和综合属性之间的相互依赖关系可以由________来描述。 a. 抽象语法树； b. 语法规则； c. 依赖图； d. 三地址代码； 7. 按照教材中的约定，三地址语句if x relop y then L表示成四元式为。 a. (relop，x，y，L)； b. (relop，L，x，y)； c. (relop，x，L，y)； d. (L，x，y，relop)； 8. 在编译程序中，不是常见的中间语言形式。 a.波兰式； b. 三元式； c. 四元式； d. 抽象语法树； 9. 在编译程序中安排中间代码生成的目的是________。 a. 便于提高编译效率； b. 便于提高分析的正确性； c. 便于代码优化和目标程序的移植； d.便于提高编译速度； 10. 按照教材中的约定，下面不是类型表达式： a. boolean； b. type-error； c. real； d. DAG； 11. 一个Pascal函数 function f ( a, b:char ) :↑integer; …… 其作用域类型是： a. char×integer； b. char×char； c. char×pointer(integer)； d. integer×integer； 12. 因为标识符可用于多种情况，比如常量标识符、变量标识符、过程标识符等等。因此，在符号表中为了给出各个符号的标志，常给标识符引入一个属性kind，然后在相应产生式的语义动作中添加给kind属性赋值的语句。比如，在在产生式D id:T的语义动作中添加赋值语句id.kind= 。 a. V AR； b. CONSTANT； c. PROC； d. FUNC； 13. 下面情况下，编译器需要创建一张新的符号表。 a. 过程调用语句； b. 标号说明语句； c. 数组说明语句； d.记录说明语句； 14. 函数function f(a,b:char):↑integer;… 所以f函数的类型表达式为： a. char×char→pointer(integer)； b. char×char→pointer； c. char×char→integer； d. char×char→integer (pointer) 15. 如果一个语言的编译器能保证编译通过的程序，在运行时不会出现类型错误，则称该语言是。 a. 静态的； b. 强类型的； c. 动态的； d. 良类型的； 一．答案：1. b；2. d；3. b；4. d；5. c；6. c.；7. a；8. a；9. c；10. d；11. b；12. a；13. d； 14. a；15. b； 《编译原理》实验报告软件131 陈万全132852 一、需求分析 通过对一个常用高级程序设计语言的简单语言子集编译系统中词法分析、语法分析、语义处理模块的设计、开发，掌握实际编译系统的核心结构、工作流程及其实现技术，获得分析、设计、实现编译程序等方面的实际操作能力，增强设计、编写和调试程序的能力。 通过开源编译器分析、编译过程可视化等扩展实验，促进学生增强复杂系统分析、设计和实现能力，鼓励学生创新意识和能力。 1、词法分析程序设计与实现 假定一种高级程序设计语言中的单词主要包括五个关键字begin、end、if、then、else；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符和四个算术运算符，试构造能识别这些单词的词法分析程序。 输入：由符合和不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序文件。 输出：把所识别出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式形式输出，并将结果放到某个文件中。对于标识符和无符号常数，CLASS字段为相应的类别码的助记符；VALUE字段则是该标识符、常数的具体值；对于关键字和运算符，采用一词一类的编码形式，仅需在二元式的CLASS字段上放置相应单词的类别码的助记符，VALUE字段则为“空”。 2、语法分析程序设计与实现 选择对各种常见高级程序设计语言都较为通用的语法结构——算术表达式的 一个简化子集——作为分析对象，根据如下描述其语法结构的BNF定义G2[<算术表达式>]，任选一种学过的语法分析方法，针对运算对象为无符号常数和变量的四则运算，设计并实现一个语法分析程序。 G2[<算术表达式>]： <算术表达式>→<项> | <算术表达式>+<项> | <算术表达式>-<项> <项>→<因式>|<项>*<因式>|<项>/<因式> <因式>→<运算对象> | (<算术表达式>) 若将语法范畴<算术表达式>、<项>、<因式>和<运算对象>分别用E、T、F和i 代表，则G2可写成： G2[E]：E → T | E+T | E-T T → F | T*F | T/F F → i | (E) 输入：由实验一输出的单词串，例如：UCON，PL，UCON，MU，ID······输出：若输入源程序中的符号串是给定文法的句子，则输出“RIGHT”，并且给出每一步分析过程；若不是句子，即输入串有错误，则输出“ERROR”，并且显示分析至此所得的中间结果，如分析栈、符号栈中的信息等，以及必要的出错说明信息。 3、语义分析程序设计与实现 对文法G2[<算术表达式>]中的产生式添加语义处理子程序，完成运算对象是简单变量（标识符）和无符号数的四则运算的计值处理，将输入的四则运算转换为四元式形式的中间代码。 输入：包含测试用例（由标识符、无符号数和+、?、*、/、(、)构成的算术表达式）的源程序文件。 输出：将源程序转换为中间代码形式表示，并将中间代码序列输出到文件中。 若源程序中有错误，应指出错误信息 二、设计思路 1、词法分析程序设计与实现 1)单词分类 为了编程的实现。我们假定要编译的语言中，全部关键字都是保留字，程序员不得将它们作为源程序中的标识符；作了这些限制以后，就可以把关键字和标识符的识别统一进行处理。即每当开始识别一个单词时，若扫视到的第一个字符为字母，则把后续输入的字母或数字字符依次进行拼接，直至扫视到非字母、数字字符为止，以期获得一个尽可能长的字母数字字符串，然后以此字符串查所谓保留字表（此保留字表要事先造好），若查到此字符串，则取出相应的类别码；反之，则表明该字符串应为一标识符。 集美大学计算机工程学院实验报告 课程名称：编译原理班级： 指导教师：： 实验项目编号：实验一学号： 实验项目名称：词法分析器的设计实验成绩： 一、实验目的 通过设计编制调试一个具体的词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。并掌握在对程序设计语言源程序进行扫描过程中将其分解为各类单词的词法分析方法。 二、实验容 编写一个词法分析器，从输入的源程序（编写的语言为C语言的一个子集）中，识别出各个具有独立意义的单词，即基本保留字、标识符、常数、运算符、分隔符五大类。并依次输出各个单词的部编码及单词符号自身值。（遇到错误时可显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示） 三、实验要求 1、词法分析器的功能和输出格式 词法分析器的功能是输入源程序，输出单词符号。词法分析器的单词符 2 别单词的类型，将标识符和常量分别插入到相应的符号表中，增加错误处理等。 3、编程语言不限。 四、实验设计方案 1、数据字典 本实验用到的数据字典如下表所示： 3、实验程序 #include 参考答案 一、单项选择题(共10小题，每小题2分，共20分) 1．语言是 A ．句子的集合 B ．产生式的集合 C ．符号串的集合 D ．句型的集合 2．编译程序前三个阶段完成的工作是 A ．词法分析、语法分析和代码优化 B ．代码生成、代码优化和词法分析 C ．词法分析、语法分析、语义分析和中间代码生成 D ．词法分析、语法分析和代码优化 3．一个句型中称为句柄的是该句型的最左 A ．非终结符号 B ．短语 C ．句子 D ．直接短语 4．下推自动机识别的语言是 A ．0型语言 B ．1型语言 C ．2型语言 D ．3型语言 5．扫描器所完成的任务是从字符串形式的源程序中识别出一个个具有独立含义的最小语法单位即 A ． 字符 B ．单词 C ．句子 D ．句型 6．对应Chomsky 四种文法的四种语言之间的关系是 A ．L 0?L 1?L 2?L 3 B ．L 3?L 2?L 1?L 0 C ．L 3=L 2?L 1?L 0 D ．L 0?L 1?L 2=L 3 7．词法分析的任务是 A ．识别单词 B ．分析句子的含义 C ．识别句子 D ．生成目标代码 8．常用的中间代码形式不含 A ．三元式 B ．四元式 C ．逆波兰式 D ．语法树 9． 代码优化的目的是 A ．节省时间 B ．节省空间 C ．节省时间和空间 D ．把编译程序进行等价交换 10．代码生成阶段的主要任务是 A ．把高级语言翻译成汇编语言 B ．把高级语言翻译成机器语言 C ．把中间代码变换成依赖具体机器的目标代码 装 订 线 D．把汇编语言翻译成机器语言 二、填空题（本大题共5小题，每小题2分，共10分） 1．编译程序首先要识别出源程序中每个(单词)，然后再分析每个(句子)并翻译其意义。2．编译器常用的语法分析方法有(自底向上)和(自顶向下)两种。 3．通常把编译过程分为分析前端与综合后端两大阶段。词法、语法和语义分析是对源程序的(分析)，中间代码生成、代码优化与目标代码的生成则是对源程序的(综合)。 4．程序设计语言的发展带来了日渐多变的运行时存储管理方案，主要分为两大类，即(静态存储分配)方案和(动态存储分配)方案。 5．对编译程序而言，输入数据是(源程序)，输出结果是(目标程序)。 三、名词解释题(共5小题，每小题4分，共20分) 1．词法分析 词法分析的主要任务是从左向右扫描每行源程序的符号，按照词法规则 从构成源程序的字符串中识别出一个个具有独立意义的最小语法单位， 并转换成统一的内部表示(token)，送给语法分析程序。 2．LL(1)文法 若文法的任何两个产生式A →α | β都满足下面两个条件： （1）FIRST(α) ? FIRST(β ) = φ； （2）若β?* ε，那么FIRST(α) ? FOLLOW( A ) = φ。 我们把满足这两个条件的文法叫做LL(1)文法，其中的第一个L代表从左 向右扫描输入，第二个L表示产生最左推导，1代表在决定分析器的每步 动作时向前看一个输入符号。除了没有公共左因子外，LL(1)文法还有一 些明显的性质，它不是二义的，也不含左递归。 3．语法树 句子的树结构表示法称为语法树(语法分析树或语法推导树)。 给定文法G=(V N，V T，P，S)，对于G的任何句型都能构造与之关联的 语法树。这棵树具有下列特征： (1)根节点的标记是开始符号S。 (2)每个节点的标记都是V中的一个符号。 (3)若一棵子树的根节点为A，且其所有直接子孙的标记从左向右的排列 次序为A1A2…A R，那么A→A1A2…A R一定是P中的一条产生式。 编译原理课程作业 一、单选题 1. (4分)文法G所描述的语言是______的集合。 A. 文法G的字符表V中所有符号组成的符号串 B. 文法G的字符表V的闭包V*中的所有符号串 C. 由文法的识别符号推出的所有符号串 D. 由文法的识别符号推出的所有终结符号串 得分：0 知识点：第六章 收起解析 答案 D 解析 第六章属性文法 2. (4分)在LR 分析法中，分析栈中存放的状态是识别规范句型_____的DFA 状态。 A. 句柄 B. 前缀 C. 活前缀 D. LR(0) 项目 得分：0 知识点：第五章 收起解析 答案 C 解析 第五章LR分析法 3. (4分)下面关于解释程序的描述正确的是____. (1) 解释程序的特点是处理程序时不产生目标代码(2) 解释程序适用于COBOL 和FORTRAN 语言(3) 解释程序是为打开编译程序技术的僵局而开发的 A. (1)(2) B. (1) C. (1)(2)(3) D. (2)(3) 得分：0 知识点：第一章 收起解析 答案 B 解析 第一章绪论 4. (4分)动态存储分配可采用的分配方案是（）。 A. 队式存储分配 B. 栈式存储分配 C. 线性存储分配 D. 链式存储分配 得分：0 知识点：第八章 收起解析 答案 B 解析 第八章存储空间组织 5. (4分)正规式M 1 和M 2 等价是指_____。 A. M1和M2的状态数相等 B. M1和M2的有向边条数相等 C. M1和M2所识别的语言集相等 D. M1和M2状态数和有向边条数相等 得分：0 知识点：第三章 收起解析 答案 C 解析 第三章正规文法 6. (4分)编写一个计算机高级语言的源程序后,到正式上机运行一般要经过____这几步. (1) 编辑(2) 编译(3) 连接(4) 运行 A. (1)(2)(3)(4) B. (1)(2)(3) C. (1)(3) D. (1)(4) 得分：0 知识点：第一章 收起解析 答案 B 解析 第一章绪论 7. (4分)文法G 产生的()的全体是该文法描述的语言。 A. 句型 B. 终结符集编译原理实验指导
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