编译原理课件 语法分析-自下而上-LR(0)项目集规范族的

LR(0)项目集规范族的构建LR(0)项目集规范族是LR分析器构建的基础。它用于确定语法分析过程中可能出现的任何状态，以及每个状态可以执行的操作。编译器的基本结构词法分析器识别词法单元语法分析器检查语法正确性语义分析器检查语义正确性中间代码生成器生成中间代码语法分析的方法自上而下从文法的开始符号出发，逐步向下推导，直到匹配输入符号串。自下而上从输入符号串开始，逐步向上归约，直到归约到文法的开始符号。其他方法包括表格驱动分析、递归下降分析等，用于分析特定类型的语法结构。自下而上的分析方法自下而上分析从输入符号开始，逐步进行语法分析，最终构建出语法树。分析过程类似于从树的叶子节点向上构建树结构，因此称为自下而上分析。特点它是一种直接利用输入符号进行语法分析的方法，效率较高。广泛应用于编译器设计，特别是在处理复杂语法结构时。自下而上分析的基本过程1识别输入符号从左到右逐个读取输入符号。2构建句柄根据语法规则，将识别到的符号组合成句柄。3规约句柄将句柄用相应的语法规则替换。4重复上述过程直到输入串被完全规约成起始符号。自下而上分析过程从输入符号开始，逐步构建句柄，并使用语法规则进行规约，最终将输入串规约成文法的起始符号。LR(0)项目LR(0)项目是LR分析方法中重要的概念。LR(0)项目代表了语法分析过程中某一状态下的文法符号和待匹配的输入符号信息。每个项目包含一个文法规则和一个点标记。点标记指示当前分析状态已匹配的符号，以及待匹配的输入符号。通过构建LR(0)项目集规范族，我们可以构建LR(0)自动机，实现自下而上的语法分析。LR(0)项目集LR(0)项目集是包含所有LR(0)项目的一个集合。每个LR(0)项目代表了语法分析过程中可能出现的分析状态。每个LR(0)项目集包含了一组LR(0)项目，这些项目代表了语法分析器在当前状态下可能遇到的所有情况。LR(0)项目集是LR(0)分析器的核心数据结构，它用于构建LR(0)自动机和LR(0)分析表。LR(0)项目集的构建过程是LR(0)分析器的关键步骤，它决定了LR(0)分析器的效率和正确性。LR(0)项目集的构建方法1初始项目集初始项目集包含一个项目，即文法的开始符号后面跟一个点，表示分析开始状态。2闭包操作闭包操作用于找到所有与当前项目集相关的项目，包括通过产生式推导出的项目。3扩展操作扩展操作将当前项目集中的项目中的点移到下一个符号，生成新的项目集。4重复操作重复操作用于构建新的项目集，直到不再有新的项目产生。LR(0)自动机LR(0)自动机是一种状态机，它使用LR(0)项目集规范族来识别句子的语法结构。每个状态对应一个LR(0)项目集，每个状态转换对应一个输入符号。LR(0)自动机能够识别所有LR(0)文法。LR(0)自动机可以用来实现自下而上的语法分析器。它通过状态转换来模拟语法分析的过程，并使用状态集来识别语法结构。LR(0)分析表的构建状态集LR(0)分析表的第一行和第一列分别对应状态集和终结符/非终结符。动作根据当前状态和输入符号，分析表中填写“移进”或“归约”操作。状态转换分析表中填写“移进”操作时，会指定下一个状态，即状态转换。归约分析表中填写“归约”操作时，会指定归约的产生式和归约后的状态。接受分析表中填写“接受”操作表示分析成功，输入串被识别。LR(0)分析算法1初始化将状态栈置为空，输入缓冲区指向输入串的第一个符号。2分析根据当前状态和输入符号，查分析表，得到动作。3执行动作执行移进或规约动作，更新状态栈和输入缓冲区。4结束当输入缓冲区为空且状态栈中只有一个状态时，分析成功。LR(0)分析器的实现数据结构使用栈存储分析过程中的状态信息，使用输入缓冲区存储待分析的输入字符串。分析过程根据LR(0)分析表和当前状态，从输入缓冲区中读取下一个符号，并根据分析表中的动作进行相应的操作，例如移动、归约或接受。错误处理当遇到分析表中没有定义的动作或输入符号不匹配时，进行错误处理，并输出错误信息。代码实现可以使用C、C++、Java等编程语言实现LR(0)分析器，并进行测试。LR(0)分析器的特点和局限性11.优点LR(0)分析器结构简单，易于实现。它能识别大多数上下文无关文法，且分析速度较快。22.局限性LR(0)分析器只能识别那些没有移进-规约冲突的文法，而很多实际的文法都包含这类冲突。33.适用范围LR(0)分析器适用于处理相对简单的文法，如简单的表达式或语句结构。44.扩展为了处理更复杂的文法，需要使用更强大的分析方法，如LR(1)或LALR(1)分析法。增广文法增广文法是将一个新的开始符号S'添加到原文法的非终结符集合中，并添加一个新的产生式S'→S，其中S为原文法的开始符号。目的是简化语法分析过程，使分析器能够识别输入字符串是否符合文法的开始符号。LR(1)项目项目集LR(1)项目是指一个项目，以及一个向前看符号。向前看符号是在当前状态下，可能出现的下一个输入符号。项目集构建LR(1)项目集的构建过程类似于LR(0)项目集的构建过程，但需要考虑向前看符号。项目集的应用LR(1)项目集用于构建LR(1)分析表，进而实现LR(1)分析算法。LR(1)项目集LR(1)项目集的定义LR(1)项目集是LR(1)分析方法的基础，它包含了所有可能在给定输入符号下出现的LR(1)项目的集合。LR(1)项目集的构建LR(1)项目集的构建过程是基于文法和LR(1)项目的，它涉及到对项目集的扩展和合并操作。LR(1)项目集的应用LR(1)项目集在LR(1)分析器的构建中起着至关重要的作用，它用于确定状态机中的状态和转移函数。LR(1)项目集构建方法1初始状态创建第一个LR(1)项目集，包含所有初始状态的LR(1)项目。这些项目对应于文法开始符号的第一个产生式，并将每个项目与预期的输入符号一起存储，以指示分析的上下文。2闭包运算对每个项目集应用闭包运算，添加所有可到达的项目。这意味着如果项目集中包含一个项目，且该项目包含一个非终结符，则需要添加所有以该非终结符为左部的产生式，并将这些产生式与相应的查看符号一起存储。3转移函数定义一个转移函数，它根据当前项目集和输入符号，确定下一个状态。转移函数使用每个项目的查看符号来确定转移到哪个项目集。如果在项目集中没有与当前输入符号匹配的查看符号，则该转移函数将无法到达下一个状态。LR(1)自动机LR(1)自动机是一种有限状态自动机，用于识别LR(1)文法。它接受一个LR(1)项目集规范族作为输入，并构建一个状态机，其中每个状态对应一个LR(1)项目集。状态机中包含转移函数和动作函数，分别用于确定下一个状态和动作。LR(1)分析表的构建1创建项目集规范族2建立状态转换函数3构建分析表LR(1)分析表是一个表格，它记录了每个状态下遇到不同输入符号应该执行的操作。分析表是通过LR(1)自动机构建的。LR(1)分析算法1获取输入符号从输入流中读取下一个符号2查找分析表根据当前状态和输入符号找到分析表中的对应动作3执行动作根据分析表中的动作执行相应的操作，例如移进、归约、接受或报错4更新状态根据动作更新当前状态LR(1)分析算法是一种自下而上的语法分析方法，它通过构建LR(1)分析表来指导分析过程。分析表中包含了对每个状态和输入符号的分析动作，例如移进、归约、接受或报错。在分析过程中，算法会根据当前状态和输入符号查找到分析表中的对应动作，并执行相应的操作。通过不断重复这个过程，直到分析成功或发生错误。LR(1)分析器的实现LR(1)分析器是编译器的重要组成部分，它负责将源代码解析成语法树。实现LR(1)分析器需要完成多个步骤。1构建LR(1)分析表根据LR(1)项目集构建分析表，用于指导分析过程。2实现状态机根据分析表，用程序实现状态机，控制分析过程。3处理输入符号状态机根据当前状态和输入符号，执行相应的动作。4生成语法树分析器根据分析过程，生成语法树，用于后续的语义分析。LR(1)分析器需要考虑多种情况，如错误处理、符号表管理等。通过选择合适的编程语言和设计良好的数据结构，可以提高分析器的效率和健壮性。LR(1)分析器的特点和应用准确性LR(1)分析器能够识别更广泛的语法结构，实现语法分析的准确性。效率LR(1)分析器具有较高的效率，可以快速准确地完成语法分析。灵活性LR(1)分析器适用于多种编程语言，在实际应用中具有较高的灵活性。自动化LR(1)分析器可以通过工具自动生成，简化了语法分析器的开发过程。SLR(1)文法SLR(1)文法是一种特殊的LR(1)文法，它是一种上下文无关文法，具有易于分析的特点。SLR(1)文法在语法分析中被广泛应用，因为它可以通过简单的LR(1)自动机来识别，并使用简单的SLR(1)分析表进行解析。SLR(1)文法的特点在于它可以通过查看当前状态和下一个输入符号来决定下一步动作，它不需要使用任何额外的信息。这使得SLR(1)文法比LR(1)文法更容易实现，并且可以更高效地进行语法分析。SLR(1)项目SLR(1)项目是LR(0)项目的扩展，包含了展望信息。在每个LR(0)项目中，添加一个展望符号，用于记录当前项目状态下，下一个可能的输入符号。展望符号可以帮助解决LR(0)分析器中遇到的某些冲突情况，提高语法分析的效率和准确性。SLR(1)项目集构建方法1项目集的初始状态首先，创建一个初始项目集，包含所有以起始符号为左部的项目，以及所有以ε为右部的项目。2状态的扩展然后，对每个项目集进行扩展，对于每个项目集中的项目，计算该项目的所有可能的后续项目，并将这些项目加入新的项目集中。3项目集的规范化最后，对每个项目集进行规范化，删除重复的项目和无法到达的项目。SLR(1)自动机状态转移图SLR(1)自动机由状态集和转移函数构成，它可以用来识别文法的句柄。有限状态机SLR(1)自动机本质上是一个有限状态机，它在状态之间转移时会根据输入符号和当前状态进行判断。编译器的关键部分SLR(1)自动机是编译器中语法分析器的核心部分，它负责识别输入代码中的句法结构。SLR(1)分析表的构建1状态集从LR(0)项目集规范族开始2动作表对应每个状态集的移进、归约或接受动作3GOTO表对应每个状态集的转换SLR(1)分析表构建过程需要考虑状态集、动作表和GOTO表。首先，从LR(0)项目集规范族开始，创建状态集。然后，根据LR(0)项目集规范族，构建动作表，用于确定每个状态集对应每个输入符号的移进、归约或接受动作。最后，构建GOTO表，用于记录每个状态集在读入不同输入符号后的转换。SLR(1)分析算法初始化将输入符号串置于输入缓冲区，并将分析栈置为空栈，初始状态为状态0。分析过程根据当前状态和输入符号，查找SLR(1)分析表，执行相应的动作。动作可以是移进、归约、接受或错误。移进将输入符号移进分析栈，并将状态栈顶指针移动到下一个状态。归约将栈顶符号序列归约为非终结符，并根据归约规则更新状态栈和输入缓冲区。接受当输入缓冲区为空且状态栈顶为初始状态时，分析成功。错误如果在分析过程中遇到错误，则输出错误信息并停止分析。SLR(1)分析器的实现创建状态机根据SLR(1)项目集规范族构建状态机，每个状态对应一个项目集，状态之间的转换根据分析表定义。构建分析表根据SLR(1)项目集规范族和状态机构建分析表，每个状态对应分析表的一行，包含动作和转向两个部分。编写代码基于状态机和分析表编写SLR(1)分析器的代码，实现对输入字符串的分析和语法树的生成。测试验证使用测试用例对SLR(1)分析器进行测试，验证其正确性和效率。SLR(1)分析器的特点和应用11.效率高SLR(1)分析器比LR(0)分析器更加高效，能处理更多种类的语法。它能够识别更大的文法类，这意味着它可以用于解析更复杂的编程语言。22.实现简单SLR(1)分析器的构建和实现比LR(1)分析器更加容易。它比LR(1)分析器更易于实现，因为其构造过程相对简单。33.广泛应用SLR(1)分析器广泛用于各种编译器和解释器，例如C、Pascal等语言的编译器。44.限制SLR(1)分析器也有其限制，例如它不能处理所有的LR(1)文法。LALR(1)文法LALR(1)文法是实际应用中使用最广泛的文法类型之一。它结合了LR(0)文法和LR(1)文法的优点，既保留了LR(0)文法分析效率高的特点，又具有LR(1)文法对文法的限制较小的特点。LALR(1)文法的分析表构