编译原理语法4(自顶向下语法分析：LL分析法)

编译原理语法4自顶向下语法分析ll分析法2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTINGWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKU目录CATALOGUE引言LL(1)分析法基本原理递归下降分析法非递归预测分析法LL(1)分析法与递归下降分析法比较总结与展望引言PART0103编译原理是计算机科学的重要分支，对于理解计算机如何执行程序以及开发高效、可靠的软件具有重要意义。01编译原理是研究将高级语言程序转换为低级语言程序的过程、方法和技术的学科。02编译过程包括词法分析、语法分析、语义分析、优化和代码生成等多个阶段。编译原理概述语法分析在编译过程中的作用030201语法分析是编译过程的核心阶段之一，负责将输入的源代码转换为抽象语法树（AbstractSyntaxTree，AST）。语法分析的主要任务是检查源代码是否符合语言的语法规则，并构建出相应的语法结构。语法分析的结果直接影响后续阶段的处理，如语义分析、优化和代码生成等。自顶向下分析方法通常采用递归下降的方式，为每个非终结符编写一个分析函数，通过函数的递归调用实现语法结构的构建。自顶向下分析方法具有直观、易于理解和实现的优点，但也存在一些问题，如左递归和回溯等。针对这些问题，可以采用一些优化技术来提高分析效率。自顶向下语法分析方法是一种基于预测的语法分析方法，它从文法的开始符号出发，试图推导出与输入符号串相匹配的语法结构。自顶向下语法分析方法简介LL(1)分析法基本原理PART02定义：LL(1)分析法是一种自顶向下的语法分析方法，也称为预测分析法。它根据输入符号和当前语法分析栈的状态，预测下一个可能的分析动作。特点适用于无二义性的上下文无关文法。分析过程中，始终以当前输入符号和栈顶状态为依据进行预测。预测失败时，需要回溯到上一个状态，重新进行预测。0102030405LL(1)分析法定义及特点构造FIRST集合01对于文法中的每个非终结符A，求出其所有可能推导出的符号串的首符号集合FIRST(A)。构造FOLLOW集合02对于文法中的每个非终结符A，求出其所有可能出现在某个句型中的输入符号的后继符号集合FOLLOW(A)。填写预测分析表03根据FIRST和FOLLOW集合，以及文法的产生式规则，填写预测分析表。表中的每个条目表示在当前状态下，面对当前输入符号时应采取的分析动作。预测分析表构造方法预测根据语法分析栈的栈顶状态和当前输入符号，在预测分析表中查找相应的分析动作。初始化将文法的起始符号推入语法分析栈，并将输入符号的指针指向输入串的第一个符号。执行分析动作根据查找到的分析动作，执行相应的操作，如推入新的非终结符、弹出栈顶符号、将输入指针向前移动等。分析结束如果输入串被完全分析完毕且语法分析栈中只剩下文法的起始符号，则分析成功；否则，分析失败。循环执行重复执行预测和执行分析动作两个步骤，直到输入串被完全分析完毕或遇到无法预测的情况为止。LL(1)分析法算法流程递归下降分析法PART03基于文法规则递归下降分析法是一种自顶向下的语法分析方法，它基于文法规则进行推导。递归调用对于每个非终结符，都编写一个相应的子程序来进行识别和处理。当遇到非终结符时，就调用相应的子程序进行处理。预测分析在子程序中，根据当前输入符号和文法规则，预测下一个可能的输入符号，并据此选择正确的推导路径。递归下降分析法基本原理构造文法首先，需要构造一个合适的文法，用于描述待分析的语言。调用子程序在语法分析过程中，当遇到非终结符时，就调用相应的子程序进行处理。子程序会根据当前输入符号和文法规则，选择正确的推导路径，并继续分析后续的输入符号。错误处理如果在分析过程中遇到无法匹配的输入符号或推导路径，就需要进行错误处理。通常可以采取回退、报错或跳过等方式进行处理。设计子程序针对文法中的每个非终结符，设计一个相应的子程序。子程序的功能是根据当前输入符号和文法规则，预测下一个可能的输入符号，并据此选择正确的推导路径。递归下降分析法实现步骤递归下降分析法优缺点算法简单明了递归下降分析法算法简单明了，易于理解和实现。可扩展性强对于复杂的语言结构，可以通过增加新的文法规则和子程序来扩展分析方法。递归下降分析法优缺点适用于手写编译器：由于递归下降分析法算法简单且易于实现，因此适用于手写编译器等场景。递归下降分析法优缺点递归下降分析法对文法的要求较高，需要构造一个合适的文法来描述待分析的语言。如果文法不合适，就可能导致分析失败或产生错误的结果。对文法要求较高递归下降分析法无法处理包含左递归的文法规则。如果文法中存在左递归，就需要采取其他方法进行处理。无法处理左递归在分析过程中，如果遇到无法匹配的输入符号或推导路径，就需要进行回溯。回溯会增加分析的时间和空间复杂度。回溯问题非递归预测分析法PART04预测分析表非递归预测分析法基于预测分析表进行语法分析。预测分析表是一个二维数组，其中包含了根据当前输入符号和语法规则进行预测或决策的信息。栈和输入缓冲区在语法分析过程中，使用一个栈来保存已分析的语法成分，同时使用一个输入缓冲区来保存待分析的输入符号。预测和决策根据栈顶符号和当前输入符号，在预测分析表中查找相应的动作。动作可以是“移进”、“规约”或“接受”等，分别对应将输入符号移入栈中、根据某个语法规则进行规约或将整个输入接受为合法的句子。非递归预测分析法基本原理非递归预测分析法实现步骤3.移进操作当预测分析表指示进行移进操作时，将当前输入符号移入栈中，并继续读取下一个输入符号。2.预测和决策循环根据栈顶符号和当前输入符号，在预测分析表中查找相应的动作，并执行该动作，直到满足某个终止条件。1.初始化创建一个空的栈和一个包含待分析输入符号的输入缓冲区。4.规约操作当预测分析表指示进行规约操作时，根据某个语法规则将栈顶的若干个符号弹出，并将该规则的左部符号压入栈中。5.接受操作当预测分析表指示进行接受操作时，表示整个输入已被成功分析为一个合法的句子。非递归预测分析法优缺点01优点02无需显式地构造语法分析树，节省了空间和时间开销。可以处理左递归的语法规则，而递归下降分析法无法处理左递归。03非递归预测分析法优缺点010203缺点对于某些复杂的语法规则，可能需要较大的预测分析表，导致空间开销较大。在某些情况下，可能无法准确地处理所有的语法错误情况。非递归预测分析法优缺点LL(1)分析法与递归下降分析法比较PART05使用显式栈结构，通过查看输入符号和栈顶状态进行预测。LL(1)分析法隐式使用程序调用栈，通过函数调用和返回进行预测。递归下降分析法两种方法在语法分析中的差异LL(1)分析法在预测过程中发现错误，通常通过报告错误并尝试恢复来处理。递归下降分析法错误通常在语法规则的实现代码中处理，可以更加精细地控制错误恢复和报告。两种方法在语法分析中的差异LL(1)分析法通常生成表格驱动的代码，较为通用但可能不够高效。要点一要点二递归下降分析法生成特定于语法的代码，可能更加高效但不够通用。两种方法在语法分析中的差异两种方法在性能上的比较时间和空间复杂度LL(1)分析法：通常需要存储预测表和其他辅助数据结构，时间和空间复杂度相对较高。递归下降分析法：空间复杂度主要取决于调用栈深度，时间复杂度通常与语法规则的复杂性相关。LL(1)分析法：由于使用显式栈和预测表，分析速度可能略慢于递归下降分析法。递归下降分析法：通过函数调用直接实现语法规则，通常具有更快的分析速度。分析速度选择合适的方法进行语法分析对于简单的语法规则，递归下降分析法可能更加直观和高效；对于复杂的语法规则，LL(1)分析法可能更具优势。错误处理能力如果需要精细的错误处理和恢复机制，递归下降分析法可能更合适；如果错误处理不是关键因素，LL(1)分析法可能更简单实用。性能要求如果对分析器的性能有严格要求，可以考虑使用递归下降分析法；如果性能要求不是特别严格，LL(1)分析法可能更加通用和易于实现。语法规则复杂性总结与展望PART06自顶向下语法分析的过程详细阐述了自顶向下语法分析的过程，包括语法树的构建、符号表的建立、语义分析和中间代码生成等。LL(1)分析法中的关键问题深入探讨了LL(1)分析法中的关键问题，如左递归的消除、回溯的避免等，并给出了相应的解决方法。LL(1)分析法的基本原理介绍了LL(1)分析法的基本思想，包括预测分析表的构造、分析算法的实现等。回顾本次课程重点内容学生对本次课程内容的反馈和建议学生对课程内容表示满意，认为本次课程讲解清晰、有条理，对编译原理中的自顶向下语法分析有了更深入的理解。部分学生建议增加一些实例和练习题，以便更好地掌握LL(1)分析法的应用。还有一些学生希望老师能够提供更多关于编译原理方面的学习资源和参考资料。深入学习编译原理中的其他分析方法，如LR分析法、SLR分析法等，以便更全面地掌握编译原理的核心内容。探索编译原理在实际应用中