編譯原理的優先矩陣

1. 編譯原理試題·

Lex和Yacc應用方法(一).初識Lex
草木瓜 20070301
Lex(Lexical Analyzar 詞法分析生成器)，Yacc(Yet Another Compiler Compiler
編譯器代碼生成器)是Unix下十分重要的詞法分析，語法分析的工具。經常用於語言分
析，公式編譯等廣泛領域。遺憾的是網上中文資料介紹不是過於簡單，就是跳躍太大，
入門參考意義並不大。本文通過循序漸進的例子，從0開始了解掌握Lex和Yacc的用法。

一.Lex(Lexical Analyzar) 初步示例
先看簡單的例子(註：本文所有實例皆在RetHat linux下完成):
一個簡單的Lex文件 exfirst.l 內容：
%{
#include "stdio.h"
%}
%%
[\n] ;
[0-9]+ printf("Int : %s\n",yytext);
[0-9]*\.[0-9]+ printf("Float : %s\n",yytext);
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf("Var : %s\n",yytext);
[\+\-\*\/\%] printf("Op : %s\n",yytext);
. printf("Unknown : %c\n",yytext[0]);
%%
在命令行下執行命令flex解析，會自動生成lex.yy.c文件：
[root@localhost liweitest]flex exfirst.l
進行編譯生成parser可執行程序：
[root@localhost liweitest]cc -o parser lex.yy.c -ll
[注意：如果不加-ll鏈結選項，cc編譯時會出現以下錯誤，後面會進一步說明。]
/usr/lib/gcc-lib/i386-redhat-linux/3.2.2/../../../crt1.o(.text+0x18): In function `_start':
../sysdeps/i386/elf/start.S:77: undefined reference to `main'
/tmp/cciACkbX.o(.text+0x37b): In function `yylex':
: undefined reference to `yywrap'
/tmp/cciACkbX.o(.text+0xabd): In function `input':
: undefined reference to `yywrap'
collect2: ld returned 1 exit status

創建待解析的文件 file.txt：
title
i=1+3.9;
a3=909/6
bcd=4%9-333
通過已生成的可執行程序，進行文件解析。
[root@localhost liweitest]# ./parser < file.txt
Var : title
Var : i
Unknown : =
Int : 1
Op : +
Float : 3.9
Unknown : ;
Var : a3
Unknown : =
Int : 909
Op : /
Int : 6
Var : bcd
Unknown : =
Int : 4
Op : %
Int : 9
Op : -
Int : 333
到此Lex用法會有個直觀的了解：
1.定義Lex描述文件
2.通過lex，flex工具解析成lex.yy.c文件
3.使用cc編譯lex.yy.c生成可執行程序

再來看一個比較完整的Lex描述文件 exsec.l ：

%{
#include "stdio.h"
int linenum;
%}
%%
title showtitle();
[\n] linenum++;
[0-9]+ printf("Int : %s\n",yytext);
[0-9]*\.[0-9]+ printf("Float : %s\n",yytext);
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf("Var : %s\n",yytext);
[\+\-\*\/\%] printf("Op : %s\n",yytext);
. printf("Unknown : %c\n",yytext[0]);
%%
showtitle()
{
printf("----- Lex Example -----\n");
}
int main()
{
linenum=0;
yylex(); /* 進行分析 */
printf("\nLine Count: %d\n",linenum);
return 0;
}
int yywrap()
{
return 1;
}
進行解析編譯：
[root@localhost liweitest]flex exsec.l
[root@localhost liweitest]cc -o parser lex.yy.c
[root@localhost liweitest]./parser < file.txt
----- Lex Example -----
Var : i
Unknown : =
Int : 1
Op : +
Float : 3.9
Unknown : ;
Var : a3
Unknown : =
Int : 909
Op : /
Int : 6
Var : bcd
Unknown : =
Int : 4
Op : %
Int : 9
Op : -
Int : 333
Line Count: 4
這里就沒有加-ll選項，但是可以編譯通過。下面開始著重整理下Lex描述文件.l。

二.Lex(Lexical Analyzar) 描述文件的結構介紹
Lex工具是一種詞法分析程序生成器，它可以根據詞法規則說明書的要求來生成單詞識
別程序，由該程序識別出輸入文本中的各個單詞。一般可以分為<定義部分><規則部
分><用戶子程序部分>。其中規則部分是必須的，定義和用戶子程序部分是任選的。

(1)定義部分
定義部分起始於 %{ 符號，終止於 %} 符號，其間可以是包括include語句、聲明語句
在內的C語句。這部分跟普通C程序開頭沒什麼區別。
%{
#include "stdio.h"
int linenum;
%}
(2) 規則部分
規則部分起始於"%%"符號，終止於"%%"符號，其間則是詞法規則。詞法規則由模式和
動作兩部分組成。模式部分可以由任意的正則表達式組成，動作部分是由C語言語句組
成，這些語句用來對所匹配的模式進行相應處理。需要注意的是，lex將識別出來的單
詞存放在yytext[]字元數據中，因此該數組的內容就代表了所識別出來的單詞的內容。
類似yytext這些預定義的變數函數會隨著後面內容展開一一介紹。動作部分如果有多
行執行語句，也可以用{}括起來。
%%
title showtitle();
[\n] linenum++;
[0-9]+ printf("Int : %s\n",yytext);
[0-9]*\.[0-9]+ printf("Float : %s\n",yytext);
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf("Var : %s\n",yytext);
[\+\-\*\/\%] printf("Op : %s\n",yytext);
. printf("Unknown : %c\n",yytext[0]);
%%
A.規則部分的正則表達式
規則部分是Lex描述文件中最為復雜的一部分，下面列出一些模式部分的正則表達式字
符含義：
A-Z, 0-9, a-z 構成模式部分的字元和數字。
- 指定范圍。例如：a-z 指從 a 到 z 之間的所有字元。
\ 轉義元字元。用來覆蓋字元在此表達式中定義的特殊意義，
只取字元的本身。

[] 表示一個字元集合。匹配括弧內的任意字元。如果第一個字
符是^那麼它表示否定模式。例如: [abC] 匹配 a, b, 和C
的任何一個。

^ 表示否定。
* 匹配0個或者多個上述模式。
+ 匹配1個或者多個上述模式。
? 匹配0個或1個上述模式。
$ 作為模式的最後一個字元時匹配一行的結尾。
{ } 表示一個模式可能出現的次數。 例如: A{1,3} 表示 A 可
能出現1次或3次。[a-z]{5} 表示長度為5的，由a-z組成的
字元。此外，還可以表示預定義的變數。

. 匹配任意字元，除了 \n。
( ) 將一系列常規表達式分組。如：{Letter}({Letter}|{Digit})*
| 表達式間的邏輯或。
"一些符號" 字元的字面含義。元字元具有。如："*" 相當於 [\*]。
/ 向前匹配。如果在匹配的模式中的"/"後跟有後續表達式，
只匹配模版中"/"前面的部分。如：模式為 ABC/D 輸入 ABCD，
時ABC會匹配ABC/D，而D會匹配相應的模式。輸入ABCE的話，
ABCE就不會去匹配ABC/D。

B.規則部分的優先順序

規則部分具有優先順序的概念，先舉個簡單的例子：

%{
#include "stdio.h"
%}
%%
[\n] ;
A {printf("ONE\n");};
AA {printf("TWO\n");};
AAAA {printf("THREE\n");};
%%
此時，如果輸入內容：
[root@localhost liweitest]# cat file1.txt
AAAAAAA
[root@localhost liweitest]# ./parser < file1.txt
THREE
TWO
ONE
Lex分析詞法時，是逐個字元進行讀取，自上而下進行規則匹配的，讀取到第一個A字元
時，遍歷後發現三個規則皆匹配成功，Lex會繼續分析下去，讀至第五個字元時，發現
"AAAA"只有一個規則可用，即按行為進行處理，以此類推。可見Lex會選擇最長的字元
匹配規則。
如果將規則
AAAA {printf("THREE\n");};
改為
AAAAA {printf("THREE\n");};
./parser < file1.txt 輸出結果為：
THREE
TWO

再來一個特殊的例子：
%%
title showtitle();
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf("Var : %s\n",yytext);
%%
並輸入title，Lex解析完後發現，仍然存在兩個規則，這時Lex只會選擇第一個規則，下面
的則被忽略的。這里就體現了Lex的順序優先順序。把這個例子稍微改一下：
%%
[a-zA-Z][a-zA-Z0-9]* printf("Var : %s\n",yytext);
title showtitle();
%%
Lex編譯時會提示：warning, rule cannot be matched.這時處理title字元時，匹配
到第一個規則後，第二個規則就無效了。
再把剛才第一個例子修改下，加深下印象！
%{
#include "stdio.h"
%}
%%
[\n] ;
A {printf("ONE\n");};
AA {printf("TWO\n");};
AAAA {printf("THREE\n");};
AAAA {printf("Cannot be executed!");};
./parser < file1.txt 顯示效果是一樣的，最後一項規則肯定是會忽略掉的。

C.規則部分的使用變數
且看下面示例：
%{
#include "stdio.h"
int linenum;
%}
int [0-9]+
float [0-9]*\.[0-9]+
%%
{int} printf("Int : %s\n",yytext);
{float} printf("Float : %s\n",yytext);
. printf("Unknown : %c\n",yytext[0]);
%%
在%}和%%之間，加入了一些類似變數的東西，注意是沒有;的，這表示int，float分
別代指特定的含義，在兩個%%之間，可以通過{int}{float}進行直接引用，簡化模
式定義。

(3) 用戶子程序部分
最後一個%%後面的內容是用戶子程序部分，可以包含用C語言編寫的子程序，而這些子
程序可以用在前面的動作中，這樣就可以達到簡化編程的目的。這里需要注意的是，
當編譯時不帶-ll選項時，是必須加入main函數和yywrap(yywrap將下後面說明)。如：
...
%%
showtitle()
{
printf("----- Lex Example -----\n");
}
int main()
{
linenum=0;
yylex(); /* 進行Lex分析 */
printf("\nLine Count: %d\n",linenum);
return 0;
}
int yywrap()
{
return 1;
}

三.Lex(Lexical Analyzar) 一些的內部變數和函數
內部預定義變數：
yytext char * 當前匹配的字元串
yyleng int 當前匹配的字元串長度
yyin FILE * lex當前的解析文件，默認為標准輸出
yyout FILE * lex解析後的輸出文件，默認為標准輸入
yylineno int 當前的行數信息
內部預定義宏：
ECHO #define ECHO fwrite(yytext, yyleng, 1, yyout) 也是未匹配字元的
默認動作

內部預定義的函數：
int yylex(void) 調用Lex進行詞法分析
int yywrap(void) 在文件(或輸入)的末尾調用。如果函數的返回值是1，就停止解
析。 因此它可以用來解析多個文件。代碼可以寫在第三段，這
樣可以解析多個文件。 方法是使用 yyin 文件指針指向不同的
文件，直到所有的文件都被解析。最後，yywrap() 可以返回1
來表示解析的結束。

lex和flex都是解析Lex文件的工具，用法相近，flex意為fast lexical analyzer generator。
可以看成lex的升級版本。

相關更多內容就需要參考flex的man手冊了，十分詳盡。

四.關於Lex的一些綜述
Lex其實就是詞法分析器，通過配置文件*.l，依據正則表達式逐字元去順序解析文件，
並動態更新內存的數據解析狀態。不過Lex只有狀態和狀態轉換能力。因為它沒有堆棧，
它不適合用於剖析外殼結構。而yacc增加了一個堆棧，並且能夠輕易處理像括弧這樣的
結構。Lex善長於模式匹配，如果有更多的運算要求就需要yacc了。

2. ..f...f.f ..yffff. . .. f.,.t. tf...ff

有左遞歸, E-->TE' E'-->+TE'|ε
T-->FT' T'-->*FT'|ε
F-->(E)|i
後面的太多,沒法寫.自己看書去吧!照著例題做就行,依葫蘆畫瓢,很容易的.

3. 急求！！！用C語言編寫一個編譯原理實驗的簡單優先分析法程序

編譯原理IF條件語句的翻譯程序設計—簡單優先法、輸出四元式通過設計、編制、調試一個條件語句的語法及語義分析程序，加深對語法及語義分析原理的理解，並實現詞法分析程序對單詞序列的詞法檢查和分析。具體做到以下幾點：①對輸入語句進行詞法分析。將輸入的字元串進行掃描和分解，識別出一個個合法的單詞。單詞種類包括：關鍵字，標識符，運算符，常數和界限符②進行語法分析。編寫條件語句的相應文法，按照語法分析方法中的簡單優先分析法為文法設計簡單優先表，對詞法分析得到的單詞序列進行語法分析，以判別輸入的語句是否屬於該文法的條件語句。③語法制導翻譯。設計中間代碼（四元式）序列的結構及屬性文法，運用語法制導翻譯，在進行語法分析的同時，執行相應的語義規則描述的動作，從而實現語義處理，生成中間代碼以四元式的形式輸出。④錯誤提示。對不同的錯誤給出簡略描述，並終止程序的繼續執行。下載地址如下，有你要的東西！pile.rar

4. 跪求 東南大學 編譯原理及編譯程序構造 課後習題答案

設有文法（E）：
E→E+T|T
T→T*F|F
F→(E)|i
1) 該文法含有左遞歸嗎？若有，消除它。
2) 改造後的文法是LL(1)文法嗎？若是，給出其預測分析表。

6、 有文法G（S）:
1. S→a
2. S→(T)
3. T→T,y
4. T→y

1）構造該文法的算符優先矩陣
2）找出句型（T,y）中的所有短語、直接短語、句柄,LPP

7、寫出下面語句產生的四元式序列
if A>B and C>D then X=x+1 else y=y-1有左遞歸， E-->TE' E'-->+TE'|ε
T-->FT' T'-->*FT'|ε
F-->(E)|i
後面的太多，沒法寫。自己看書去吧！照著例題做就行，依葫蘆畫瓢，很容易的。

5. 編譯原理一道題.有文法G（S）1、 S→（L）2、 S→ aS3、 S→ a4、...

我們也正在學編譯原理,第一題不會,第二題：
先構造語法樹,沒法畫出來,所有短語：a、（a)、S、S,(a)、（S,(a)）
直接短語：a、S
句柄：a
LPP我不知道是什麼

6. 試述編譯原理中優先函數有何好處與不足之處

構造算符優先分析表時使用的優先函數，其等價於矩陣表，但存儲量校 定義兩個函數，其對應元素的值為優先值，通過循環比較各元素的兩個值，每次將優先順序大的值改為小的值+1，若相等則都賦為目前較大的值，循環直至結果沒有變化，構造OK

7. 優先函數是什麼編譯原理

構造算符優先分析表時使用的優先函數，其等價於矩陣表，但存儲量小。
定義兩個函數，其對應元素的值為優先值，通過循環比較各元素的兩個值，每次將優先順序大的值改為小的值+1，若相等則都賦為目前較大的值，循環直至結果沒有變化，構造OK

8. 優先關系矩陣是什麼

優先關系矩陣和層次分析法中的判斷矩陣很相似，下面是一個0.1~0.9標度的優先關系矩陣

F=[0.5 0.7 0.2
0.3 0.5 0.6
0.8 0.4 0.5]；對角線上的數字全為0.5，而且關於對角線對稱的數字加起來為1