編譯原理文法轉表達式

1. 什麼是文法(編譯原理)

【定義】

文法G定義為四元組（VN，VT，P，S）

其中 VN   ：非終結符號(即語法變數)集

        VT   ： 終結符號集

                   VN∩VT =Φ，令V= VN∪VT，V稱為文法G的字母表或字匯表。

        P  ：產生式(α→β)集

        S ：開始符號，且S∈VN ，S至少要在一條規則的左部出現。

【約定】

一般地，文法G的 四元組 不用全部給出 ，而只將產生式寫出。

約定：

    （1）第一條產生式的左部是開始符號

    （2）用尖括弧括起來的（或 大寫字母 ）是非終結符號

    （3）不用尖括弧括起來（或 小寫字母 ）是終結符號

    （4）還有一種習慣寫法，即 G[S] ，其中 S 是 開始符號 。

【舉例】

    例: G=（VN，VT，P，S）

           其中  VN={S}，

           VT ={0，1}，

           P={S→0S1，S→01}

           S是開始符號

2. 編譯原理文法

編譯原理文法的概念為：每一種自然語言或者是編程語言都需要文法來描述，文法相當於語言學的語義分析，即分析每一句話所表示的含義，編譯器需要利用文法來完成其語法分析和語義分析。

字母表是元素的非空有窮集合，字母表中的元素稱之為符號，因此，字母表也稱之為符號集。例如C語言中的字母表由字母、數字、關鍵字等組成。

符號串，就是由符號集中的元素組成的序列。例如，給定符號集a、b、c，那麼abc、abb、ac就是由該符號集組成的符號串。一個文法中，含有一個，或多個產生式，產生式，描述了將終結符集合和非終結符集合組合成串的方法。

3. 【編譯原理】構造下述文法G[S]的確定有限自動機，並給出該文法的語言的正規表達式 S->Aa|ε A->Aa|Sb|a

通過聯立方程組求正規表達式：
A = Aa|Sb|a = Aa|(Aa|ε)b|a= Aa+(Aa+ε)b+a=Aa+(Aab+b)+a=Aa+Aab+b+a=A(a+ab)+(b+a)
根據方程X=Xt+r 必有X=t*r解的論斷，可得A=(a+ab)*(b+a)，進而可求得：
S = Aa|ε = Aa+ε = Aa = (a+ab)*(b+a)a = (a|ab)*(b|a)a
即文法的正規表達式為： (a|ab)*(b|a)a。
注意：以上求解的過程中「|」和「+」是等價的，都表示「或」的意思，它們的相互替換是為了描述的方便。

4. 編譯原理簡單文法歸約計算

編譯原理中的語法和文法是不一樣的，但卻融會貫通。
在計算機科學中，文法是編譯原理的基礎，是描述一門程序設計語言和實現其編譯器的方法。
文法分成四種類型，即0型、1型、2型和3型。這幾類文法的差別在於對產生式施加不同的限制。
形式語言，這種理論對計算機科學有著深刻的影響，特別是對程序設計語言的設計、編譯方法和計算復雜性等方面更有重大的作用。
多數程序設計語言的單詞的語法都能用正規文法或3型文法（3型文法G=(VN，VT，P，S)的P中的規則有兩種形式：一種是前面定義的形式，即：A→aB或A→a其中A，B∈VN ，a∈VT*，另一種形式是：A→Ba或A→a，前者稱為右線性文法，後者稱為左線性文法。正規文法所描述的是VT*上的正規集）來描述。
四個文法類的定義是逐漸增加限制的，因此每一種正規文法都是上下文無關的，每一種上下文無關文法都是上下文有關的，而每一種上下文有關文法都是0型文法。稱0型文法產生的語言為0型語言。上下文有關文法、上下文無關文法和正規文法產生的語言分別稱為上下文有關語言、上下文無關語言和正規語言。

5. 在編譯原理中： 文法S——>SS+|SS*|a能產生什麼語言，並驗證！ 求高人指導！

為了使問題簡化，我們考慮文法S->ss+|a，考慮s->ss*時，只要把+換成*即可。
0層遞歸是，s->a,文法的語言是{a}。是後綴表達式。
1層以內遞歸時，文法語言是{a,aa+}。是後綴表達式。
2層以內遞歸時，文法語言是{a,aa+}.{a,aa+}.{+}。其中.表示連接，是後綴表達式。
依此類推，多少層的遞歸都是後綴表達式。
把表達式的+換成*後依然為後綴表達式。
下面證明文法產生的語言是所有的以a為變數，以+和*為運算符的後綴表達式。
因為每個表達式都對應一個常規的表達式（如1*2+3就是常規表達式），下面只需證明語言能產生的後綴表達式對應所有的常規表達式。當常規表達式只有一個運算符，對應aa+或aa*。當常規表達式有兩個運算符，可寫成(表達式1）.{+|*}.(表達式2），因為表達式1和2都只含一個運算符，所以可以用語言表示，上述常規表達式可用後綴表達式（表達式1）.（表達式2）.{+l*}表示。所以不管常規表達式有多少個運算符，都可以由語言的後綴表達式對應。

6. (編譯原理) 求下述文法對應正規式： S->0A|1B A->1S|1 B->0S|0

一、簡單的推導思路
1、該文法的對應正規式為：[01|10]+
2、推導：
（1）首先，展開產生式S，可知S要麼以0開頭，要麼以1開頭；
（2）如果S按產生式S->0A展開，則S必以01開頭，因為通過產生式A->1S|1可知，A必定是以1開頭的；
（3）如果S按產生式S->1B展開，則S必以10開頭，因為產生式B必定以0開頭；
（4）綜上，可知，S是以01或10開頭的非終結符號；
（5）當A以產生式A->1展開或 B以B->0展開時，S將推導結束；
（6）當A以產生式A->1S展開或 B以B->0S展開時，產生式中的非終結符號S將重復（1）-（3）的推導步驟；
（7）綜上所述，該文法的對應正規式為：[01|10]+。

二、聯立方程組求解
假設非終結符號S、A、B都分別代表一個正規式，則正規文法的產生式集合所代表的就是關於正規式S、A、B的一個方程組。
我們將文法「|」符號替換為正規式「+」符號，可得，
S=0A+1B=0(1S+1)+1(0S+0)=01(S+ε)+10(S+ε)=(01+10)(S+ε)=(01+10)S+(01+10)。
根據方程X=rX+t有形如X=r*t的解論斷，可得，
S=(01+10)*(01+10)=[01|10]+。

7. 編譯原理-文法定義

文法定義公式如下:

Chomsky 文法分類將文法分為四種，0型文法( PSG )、1型文法( CSG )、2型文法( CFG )和3型文法( RG )。

又被稱為無限制文法(Unrestricted Grammar), 或者短語結構文法（Phrase Structure Grammar）
定義: 對於產生式 α→β ， α 至少包含一個非終結符。

為什麼要叫無限制文法，明明它要求產生式的左部必須包含一個非終結符。

又被稱為上下文有關文法(Context-Sensitive Grammar)
定義：對於產生式 α→β , |α| <= |β| , 僅僅 S→ε 除外

為什麼叫做上下文有關文法？

一般情況下，這種產生式的形式為 α1Aα2→α1βα2

又被稱為上下文無關文法(Context-Free Grammar)
定義：對任一產生式 α→β ，都有 α∈VN，β∈(VN∪VT)*

為什麼叫上下文無關文法？

又被稱為正則文法（Regular Grammar，RG），分為右線性（Right Linear）文法和左線性（Left Linear）文法。

定義: 對任一產生式 α→β ，都有 α∈VN，β最多兩個字元元素，如果有二個字元必須是（終結符+非終結符）的格式，如果是一個字元，那麼必須是終結符。

根據產生式右部非終結符位置不同，分為右線性文法和左線性文法。

可以看出，不同文法就是對產生式進行逐層的限制，所以各個文法是包含關系，即0型文法包含1型文法；1型文法又包含2型文法；2型文法最後包含3型文法。

8. 【編譯原理】第二章：語言和文法

上述文法 表示，該文法由終結符集合 ，非終結符集合 ，產生式集合 ，以及開始符號 構成。
而產生式 表示，一個表達式（Expression） ，可以由一個標識符（Identifier） 、或者兩個表達式由加號 或乘號 連接、或者另一個表達式用括弧包裹（ ）構成。

約定 ：在不引起歧義的情況下，可以只寫產生式。如以上文法可以簡寫為：

產生式

可以簡寫為：

如上例中，

可以簡寫為：

給定文法 ，如果有 ，那麼可以將符號串 重寫 為 ，記作 ，這個過程稱為 推導 。
如上例中， 可以推導出 或 或 等等。

如果 ，
可以記作 ，則稱為 經過n步推導出 ，記作 。

推導的反過程稱為 歸約 。

如果 ，則稱 是 的一個 句型（sentential form ）。

由文法 的開始符號 推導出的所有句子構成的集合稱為 文法G生成的語言 ，記作 。
即：

例
文法

表示什麼呢？
代表小寫字母；
代表數字；
表示若干個字母和數字構成的字元串；
說明 是一個字母、或者是字母開頭的字元串。
那麼這個文法表示的即是，以字母開頭的、非空的字元串，即標識符的構成方式。

並、連接、冪、克林閉包、正閉包。
如上例表示為：

中必須包含一個 非終結符 。

產生式一般形式：
即上式中只有當上下文滿足 與 時，才能進行從 到 的推導。

上下文有關文法不包含空產生式（ ）。

產生式的一般形式：
即產生式左邊都是非終結符。

右線性文法 ：
左線性文法 ：
以上都成為正則文法。
即產生式的右側只能有一個終結符，且所有終結符只能在同一側。

例：（右線性文法）

以上文法滿足右線性文法。
以上文法生成一個以字母開頭的字母數字串（標識符）。
以上文法等價於 上下文無關文法 ：

正則文法能描述程序設計語言中的多數單詞。

正則文法能描述程序設計語言中的多數單詞，但不能表示句子構造，所以用到最多的是CFG。

根節點 表示文法開始符號S；
內部節點 表示對產生式 的應用；該節點的標號是產生式左部，子節點從左到右表示了產生式的右部；
葉節點 （又稱邊緣）既可以是非終結符也可以是終結符。

給定一個句型，其分析樹的每一棵子樹的邊緣稱為該句型的一個 短語 。
如果子樹高度為2，那麼這棵子樹的邊緣稱為該句型的一個 直接短語 。

直接短語一定是某產生式的右部，但反之不一定。

如果一個文法可以為某個句子生成 多棵分析樹 ，則稱這個文法是 二義性的 。

二義性原因：多個if只有一個else；
消岐規則：每個else只與最近的if匹配。

9. 編譯原理的文法是什麼

文法是描述語言規則的形式規則。實際上就是用一個四元組G=(VT,VN,S,P)定義的一個推理方式。其中VT是終結符，VN是非終結符，S是開始符號，P是一組產生規則。