编译文法类型有哪些

⑴ 编译原理中的一概念：什么是左线性正规文法

正规文法是左线性文法和右线性文法的统称.它们都是Chomsky分类下的3型文法.由正规文法产生的语言称为正规集.下面我们将会看到,这里之所以用“正规”二字为一种语言命名,是因为这种语言的结构可以用所谓正规式来描述.
1．右线性文法
设G[S]=(VN,VT,P,S)为CFG,若P中的产生或均有如下的形式：
A→aB或A→a（A∈VN,a∈VT）
则称G为右线性文法.例如,文法
G1[S]=({S,A,B},{a,b},P1,S)
其中
P1={S→aA,A→aA,A→bB,A→b,B→bB,B→b}
为一右线性文法,G1所产生的正规集为
L(G1)={aibj |i,j≥1}
2．左线性文法
若一个文法G[S]=(VN,VT,P,S)中的产生式均有如下的形式：
A→Ba或A→a（A,B∈VN,a∈VT）
则称G为左线性文法.例如,文法
G2[S]=({S,A},{a,b},P2,S)
其中
P2={S→Sb,S→Ab,A→Aa,A→a}
为一左线性文法,且有
L(G2)=L(G1)={aibj |i,j≥1}
请注意,虽然文法
G3[S]=({S,A,B},{a,b},P3,S)
其中
P3={S→aA,A→aA,A→Bb,A→b,B→Bb,B→b}
也同样产生语言{aibj |i,j≥1},但由于G3中同时含有左线性产生式和右线性产生式,故G3不是正规文法.
另外
P4={S-->aA,A-->ab},
也不是正规文法

⑵ 文法的类型

文法形式
在计算机科学中，文法是编译原理的基础，是描述一门程序设计语言和实现其编译器的方法。文法的描述多用BNF(巴克斯范式)，而另一个重要的概念:正则表达式，也是文法的另一种形式。
文法分类
自从乔姆斯基(Chomsky)于1956年建立形式语言的描述以来，形式语言的理论发展很快。这种理论对计算机科学有着深刻的影响，特别是对程序设计语言的设计、编译方法和计算复杂性等方面更有重大的作用。
乔姆斯基把文法分成四种类型，即0型、1型、2型和3型。这几类文法的差别在于对产生式施加不同的限制。
多数程序设计语言的单词的语法都能用正规文法或3型文法来描述。
3型文法G=(VN，VT，P，S)的P中的规则有两种形式：一种是前面定义的形式，即：A→aB或A→a其中A，B∈VN ，a∈VT*，另一种形式是：A→Ba或A→a，前者称为右线性文仿升法，后者称为左线性文法。正规文法所描述的是VT*上的正规集。
四个文法类的定义是逐渐增加限制的，因此每一种正规文法都是上下文无关的，每一种上下文无关文法都是上下文有关的，而每一种上下文有关文法都是0型文法。称0型文法产生的语言为0型语言。上下文有关文法、上下文无关文法和正规文法产生的语言分别称为上下文有关语言、上下文无关语言和正规语言。
类型说明
设G=(VN，VT，P，S)，如果它的每个产清搜生式α→β是这样一种结构：α∈( VN∪VT )*且至少含有一个非终结符，而β∈( VN∪VT )*，则G是一个0型文法。
0型文法也称短语文法。一个非常重要的理论结果是，0型文法的能力相当于图灵机(Turing)。或者说，任何0型语言都是递归可枚举的；反之，递归可枚举集必定是一个0型语言。
对0型文法产生式的形式作某些限制，以给出1，2和3型文法的定义。
设G=(VN，VT，P，S)为一文法，若P中的每一个产生式α→β均满足|β|≥|α| ，仅仅S→ε除外，则文法G是1型或上下文有关的。
在有些文献给的定义中，将上下文有关文法的产生式的形式描述为α1Aα2→α1βα2，其中α1、α2和β都在( VN∪VT
)*中(即在V*中)，β≠ε，A在VN中。这种定义与前边的定义等价。但它更能体现上下文有关这一术语，因为只有A出现在α1和α2的上下文中，才允许用β取代A。
设G=(VN，VT，P，S)，若P中的每一个产生式α→β满足：α是一非终结符，β∈( VN∪VT )*则此文法称为2型的或上下文无关的。有时将2型文法的产生式表示为形如：A→β其中A∈VN，也就是说用β取代非终结符A时，与A所在的上下文无关，因此取名为上下文无关文法。
例4.1和例4.2中的文法都是上下文无关的，下面我们再给出一个例子(例4.4)，例中的文法G是上下文无关文法，G的语言是由相同个数的a和b所组成的{a，b}*上的串。
设G=(VN，VT，P，S)，若P中的每一个产生式的形式都是A→aB或A→a，其中A和B都是非终结符，a是终结符，则G是3型文法或正规文法。
文法G定义为四元组(VN，VT，P，S )其中
VN:非终结符号(或语法实体，或变量)集；
VT:终结符号集；
P: 规则的集合；
VN，VT和P是 非空有穷集。
S:称作识别符号或开始符号的一个非终结符，它至少要在一条产生式中作为左部出现。
VN和VT不含公共的元素，即VN ∩ VT = φ
用V表示VN ∪ VT ，称为文法G的字母表或字汇表
规则答大历，也称重写规则、产生式或生成式，是形如→或 ∷=的( ，)有序对，其中是字母表V的正闭包V+中的一个符号，是V*中的一个符号。  称为规则的左部，  称作规则的右部。

⑶ 求编译原理的名词解释题

词法分析（Lexical analysis或Scanning）和词法分析程序（Lexical analyzer或Scanner）
词法分析阶段是编译过程的第一个阶段。这个阶段的任务是从左到右一个字符一个字符地读入源程序，即对构成源程序的字符流进行扫描然后根据构词规则识别单词(也称单词符号或符号)。词法分析程序实现这个任务。词法分析程序可以使用lex等工具自动生成。

语法分析（Syntax analysis或Parsing）和语法分析程序（Parser）
语法分析是编译过程的一个逻辑阶段。语法分析的任务是在词法分析的基础上将单词序列组合成各类语法短语，如“程序”，“语句”，“表达式”等等.语法分析程序判断源程序在结构上是否正确.源程序的结构由上下文无关文法描述.

语义分析（Syntax analysis）
语义分析是编译过程的一个逻辑阶段. 语义分析的任务是对结构上正确的源程序进行上下文有关性质的审查, 进行类型审查.例如一个C程序片断:
int arr[2],b;
b = arr * 10;
源程序的结构是正确的.
语义分析将审查类型并报告错误:不能在表达式中使用一个数组变量,赋值语句的右端和左端的类型不匹配.

Lex
一个词法分析程序的自动生成工具。它输入描述构词规则的一系列正规式,然后构建有穷自动机和这个有穷自动机的一个驱动程序,进而生成一个词法分析程序.

Yacc
一个语法分析程序的自动生成工具。它接受语言的文法,构造一个LALR(1)分析程序.因为它采用语法制导翻译的思想,还可以接受用C语言描述的语义动作,从而构造一个编译程序. Yacc 是 Yet another compiler compiler的缩写.[回页首]

源语言（Source language）和源程序（Source program）
被编译程序翻译的程序称为源程序,书写该程序的语言称为源语言.[回页首]

目标语言（Object language or Target language）和目标程序（Object program or Target program）
编译程序翻译源程序而得到的结果程序称为目标程序, 书写该程序的语言称为目标语言.[回页首]

中间语言（中间表示）（Intermediate language(representation)）
在进行了语法分析和语义分析阶段的工作之后，有的编译程序将源程序变成一种内部表示形式，这种内部表示形式叫做中间语言或中间表示或中间代码。所谓“中间代码”是一种结构简单、含义明确的记号系统，这种记号系统复杂性介于源程序语言和机器语言之间，容易将它翻译成目标代码。另外，还可以在中间代码一级进行与机器无关的优化。

[回页首]

文法（Grammars）
文法是用于描述语言的语法结构的形式规则。文法G定义为四元组(，，，)。其中为非终结符号(或语法实体，或变量)集；为终结符号集；为产生式(也称规则)的集合；产生式(规则)是形如或 a ::=b 的(a , b)有序对,其中(∪)且至少含有一个非终结符，而(∪)。，和是非空有穷集。称作识别符号或开始符号，它是一个非终结符，至少要在一条规则中作为左部出现。
一个文法的例子: G=(={A，R},={0,1} ，={A?0R，A?01,R?A1},=A) [回页首]
文法分类（A hierarchy of Grammars）
着名语言学家Noam Chomsky定义了四类文法和四种形式语言类，文法的四种类型分别是0型、1型、2型和3型。几类文法的差别在于对产生式施加不同的限制，分别是：
0型文法(短语结构文法)(phrase structure grammars)：
设G=(，，，)，如果它的每个产生式是这样一种结构： (∪) 且至少含有一个非终结符，而(∪)，则G是一个0型文法。
1型文法（上下文有关文法）(context-sensitive grammars)：
设G=(，，，)为一文法，若中的每一个产生式均满足|，仅仅 除外，则文法G是1型或上下文有关的。
2型文法（上下文无关文法）(context-free grammars)：
设G=(，，，)，若P中的每一个产生式满足：是一非终结符，(∪) 则此文法称为2型的或上下文无关的。
3型文法（正规文法）(regular grammars)：
设G=(，，，)，若中的每一个产生式的形式都是A→aB或A→a，其中A和B都是非终结，a是终结符，则G是3型文法或正规文法。
0型文法产生的语言称为0型语言。
1型文法产生的语言称为1型语言，也称作上下文有关语言。
2型文法产生的语言称为2型语言，也称作上下文无关语言。
3型文法产生的语言称为3型语言，也称作正规语言。

⑷ 编译原理-文法定义

文法定义公式如下:

Chomsky 文法分类将文法分为四种，0型文法( PSG )、1型文法( CSG )、2型文法( CFG )和3型文法( RG )。

又被称为无限制文法(Unrestricted Grammar), 或者短语结构文法（Phrase Structure Grammar）
定义: 对于产生式 α→β ， α 至少包含一个非终结符。

为什么要叫无限制文法，明明它要求产生式的左部必须包含一个非终结符。

又被称为上下文有关文法(Context-Sensitive Grammar)
定义：对于产生式 α→β , |α| <= |β| , 仅仅 S→ε 除外

为什么叫做上下文有关文法？

一般情况下，这种产生式的形式为 α1Aα2→α1βα2

又被称为上下文无关文法(Context-Free Grammar)
定义：对任一产生式 α→β ，都有 α∈VN，β∈(VN∪VT)*

为什么叫上下文无关文法？

又被称为正则文法（Regular Grammar，RG），分为右线性（Right Linear）文法和左线性（Left Linear）文法。

定义: 对任一产生式 α→β ，都有 α∈VN，β最多两个字符元素，如果有二个字符必须是（终结符+非终结符）的格式，如果是一个字符，那么必须是终结符。

根据产生式右部非终结符位置不同，分为右线性文法和左线性文法。

可以看出，不同文法就是对产生式进行逐层的限制，所以各个文法是包含关系，即0型文法包含1型文法；1型文法又包含2型文法；2型文法最后包含3型文法。

⑸ 编译原理中，形式语言里怎么区分2型文法与3型文法

二型文法如下:
S->Ac
S->Sc
A->ab
A->aAb
三型文法如下:
S->aS
A->bA
B->cB
B->c
A->Bb
A、2型文法是上下文无关文法，表现在产生式上就是产生式的左部只有一个非终结备运贺符；3型文法从广义上仿派讲包括左线形文法、右线形文法和正规文法悄裤
。
B、左线形文法产生式的右部要么没有非终结符，如果有非终结符也只能有一个，且必须位于产生式右部的最左端。
C、右线形文法产生式的右部要么没有非终结符，如果有非终结符也只能有一个，且必须位于产生式右部的最右端
。
D、正规文法是右线形文法的一个子集，其产生式右部只有三种情况：
1）空串
2）只有一个终结符
3）只有一个终结符后接一个非终结符
E、所有的3型文法都是2型文法。

⑹ 编译原理-LL1文法详细讲解

我们知道2型文法( CFG )，它的每个产生式类型都是 α→β ,其中 α ∈ VN , β ∈ (VN∪VT)*。

例如, 一个表达式的文法:

最终推导出 id + (id + id) 的句子，那么它的推导过程就会构成一颗树，即 CFG 分析树：

从分析树可以看出，我们从文法开始符号起，不断地利用产生式的右部替换产生式左部的非终结符，最终推导出我们想要的句子。这种方式我们称为自顶向下分析法。

从文法开始符号起，不断用非终结符的候选式(即产生式)替换当前句型中的非终结符，最终得到相应的句子。
在每一步推导过程中，我们需要做两个选择:

因为一个句型中，可能存在多个非终结符，我们就不确定选择那一个非终结符进行替换。
对于这种情况，我们就需要做强制规定，每次都选择句型中第一个非终结符进行替换(或者每次都选择句型中最后一个非终结符进行替换)。

自顶向下的语法分析采用最左推导方式，即总是选择每个句型的最左非终结符进行替换。

最终的结果是要推导出一个特定句子(例如 id + (id + id) )。
我们将特定句子看成一个输入字符串，而每一个非终结符对应一个处理方法，这个处理方法用来匹配输入字符串的部分，算法如下:

方法解析:

这种方式称为递归下降分析( Recursive-Descent Parsing )：

当选择的候选式不正确，就需要回溯( backtracking )，重新选择候选式，进行下一次尝试匹配。因为要不断的回溯，导致分析效率比较低。

这种方式叫做预测分析( Predictive Parsing )：

要实现预测分析，我们必须保证从文法开始符号起，每一个推导过程中，当前句型最左非终结符 A 对于当前输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。

根据上面的解决方法，我们首先想到，如果非终结符 A 的候选式只有一个以终结符 a 开头候选式不就行了么。
进而我们可以得出，如果一个非终结符 A ，它的候选式都是以终结符开头，并且这些终结符都各不相同，那么本身就符合预测分析了。

这就是S_文法，满足下面两个条件:

例子:

这就是一个典型的S_文法，它的每一个非终结符遇到任一终结符得到候选式是确定的。如 S -> aA | bAB , 只有遇到终结符 a 和 b 的时候，才能返回 S 的候选式，遇到其他终结符时，直接报错，匹配不成功。

虽然S_文法可以实现预测分析，但是从它的定义上看，S_文法不支持空产生式(ε产生式)，极大地限制了它的应用。

什么是空产生式(ε产生式)？

例子

这里 A 有了空产生式，那么 S 的产生式组 S -> aA | bAB ，就可以是 a | bB ,这样 a , bb , bc 就变成这个文法 G 的新句子了。

根据预测分析的定义，非终结符对于任一终结符得到的产生式是确定的，要么能获取唯一的产生式，要么不匹配直接报错。

那么空产生式何时被选择呢？

由此可以引入非终结符 A 的后继符号集的概念:
定义: 由文法 G 推导出来的所有句型，可以出现在非终结符 A 后边的终结符 a 的集合，就是这个非终结符 A 的后继符号集，记为 FOLLOW(A) 。

因此对于 A -> ε 空产生式，只要遇到非终结符 A 的后继符号集中的字符，可以选择这个空产生式。
那么对于 A -> a 这样的产生式，只要遇到终结符 a 就可以选择了。

由此我们引入的产生式可选集概念:
定义: 在进行推导时，选用非终结符 A 一个产生式 A→β 对应的输入符号的集合，记为 SELECT(A→β)

因为预测分析要求非终结符 A 对于输入字符 a ,只能得到唯一的 A 候选式。
那么对于一个文法 G 的所有产生式组，要求有相同左部的产生式，它们的可选集不相交。

在 S_文法基础上，我们允许有空产生式，但是要做限制:

将上面例子中的文法改造:

但是q_文法的产生式不能是非终结符打头，这就限制了其应用，因此引入LL(1)文法。

LL(1)文法允许产生式的右部首字符是非终结符，那么怎么得到这个产生式可选集。
我们知道对于产生式:

定义: 给定一个文法符号串 α ， α 的 串首终结符集 FIRST(α) 被定义为可以从 α 推导出的所有串首终结符构成的集合。

定义已经了解清楚了，那么该如何求呢？
例如一个文法符号串 BCDe , 其中 B C D 都是非终结符， e 是终结符。

因此对于一个文法符号串 X1X2 … Xn ，求解 串首终结符集 FIRST(X1X2 … Xn) 算法:

但是这里有一个关键点，如何求非终结符的串首终结符集？

因此对于一个非终结符 A , 求解 串首终结符集 FIRST(A) 算法:

这里大家可能有个疑惑，怎么能将 FIRST(Bβ) 添加到 FIRST(A) 中，如果问文法符号串 Bβ 中包含非终结符 A ，就产生了循环调用的情况，该怎么办?

对于 串首终结符集 ，我想大家疑惑的点就是，串首终结符集到底是针对 文法符号串 的，还是针对 非终结符 的，这个容易弄混。
其实我们应该知道， 非终结符 本身就属于一个特殊的 文法符号串 。
而求解 文法符号串 的串首终结符集，其实就是要知道文法符号串中每个字符的串首终结符集:

上面章节我们知道了，对于非终结符 A 的 后继符号集 :
就是由文法 G 推导出来的所有句型，可以出现在非终结符 A 后边的终结符的集合，记为 FOLLOW(A) 。

仔细想一下，什么样的终结符可以出现在非终结符 A 后面，应该是在产生式中就位于 A 后面的终结符。例如 S -> Aa ，那么终结符 a 肯定属于 FOLLOW(A) 。

因此求非终结符 A 的 后继符号集 算法：

如果非终结符 A 是产生式结尾，那么说明这个产生式左部非终结符后面能出现的终结符，也都可以出现在非终结符 A 后面。

我们可以求出 LL(1) 文法中每个产生式可选集:

根据产生式可选集，我们可以构建一个预测分析表，表中的每一行都是一个非终结符，表中的每一列都是一个终结符，包括结束符号 $ ，而表中的值就是产生式。
这样进行语法推导的时候，非终结符遇到当前输入字符，就可以从预测分析表中获取对应的产生式了。

有了预测分析表，我们就可以进行预测分析了，具体流程:

可以这么理解：

我们知道要实现预测分析，要求相同左部的产生式，它们的可选集是不相交。
但是有的文法结构不符合这个要求，要进行改造。

如果相同左部的多个产生式有共同前缀，那么它们的可选集必然相交。
例如:

那么如何进行改造呢？
其实很简单，进行如下转换:

如此文法的相同左部的产生式，它们的可选集是不相交，符合现预测分析。

这种改造方法称为 提取公因子算法 。

当我们自顶向下的语法分析时，就需要采用最左推导方式。
而这个时候，如果产生式左部和产生式右部首字符一样(即A→Aα)，那么推导就可能陷入无限循环。
例如:

因此对于:

文法中不能包含这两种形式，不然最左推导就没办法进行。

例如:

它能够推导出如下:

你会惊奇的发现，它能推导出 b 和 (a)* (即由 0 个 a 或者无数个 a 生成的文法符号串)。其实就可以改造成:

因此消除 直接左递归 算法的一般形式：

例如:

消除间接左递归的方法就是直接带入消除，即

消除间接左递归算法：

这个算法看起来描述很多，其实理解起来很简单：

思考 : 我们通过 Ai -> Ajβ 来判断是不是间接左递归，那如果有产生式 Ai -> BAjβ 且 B -> ε ,那么它是不是间接左递归呢？
间接地我们可以推出如果一个产生式 Ai -> αAjβ 且 FIRST(α) 包括空串ε，那么这个产生式是不是间接左递归。

⑺ 求解编译原理的一道题:设有文法如下

首先要做这题你要知道判别文法类型
包括四个层次：

0-型文法（无限制文法或短语结构文法）包括所有的文法。该类型的文法能够产生所有可被图灵机识别的语言。可被图灵机识别的语言是指能够使图灵机停机的字串，这类语言又被称为递归可枚举语言。注意递归可枚举语言与递归语言的区别，后者是前者的一个真子集，是能够被一个总停机的图灵机判定的语言。
1-型文法（上下文相关文法）生成上下文相关语言。这种文法的产生式规则取如 αAβ -> αγβ 一样的形式。这里的A 是非终结符号，而 α, β 和 γ 是包含非终结符号与终结符号的字串；α, β 可以是空串，但 γ 必须不能是空串；这种文法也可以包含规则 S->ε ，但此时文法的任何产生式规则都不能在右侧包含 S 。这种文法规定的语言可以被线性有界非确定图灵机接受。
2-型文法生成上下文无关语言。这种文法的产生式规则取如 A -> γ 一样的形式。这里的A 是非终结符号，γ 是包含非终结符号与终结符号的字串。这种文法规定的语言可以被非确定下推自动机接受。上下文无关语言为大多数程序设计语言的语法提供了理论基础。
3-型文法（正规文法）生成正规语言。这种文法要求产生式的左侧只能包含一个非终结符号，产生式的右侧只能是空串、一个终结符号或者一个非终结符号后随一个终结符号；如果所有产生式的右侧都不含初始符号 S ，规则 S -> ε 也允许出现。这种文法规定的语言可以被有限状态自动机接受，也可以通过正则表达式来获得。正规语言通常用来定义检索模式或者程序设计语言中的词法结构。
正规语言类包含于上下文无关语言类，上下文无关语言类包含于上下文相关语言类，上下文相关语言类包含于递归可枚举语言类。这里的包含都是集合的真包含关系，也就是说：存在递归可枚举语言不属于上下文相关语言类，存在上下文相关语言不属于上下文无关语言类，存在上下文无关语言不属于正规语言类。

1）本题应该是--上下文无关文法

句子是产生式在推导时“仅仅有终结符”的任何一步
2）%mm%nn 是一个句子

由于下面一题的图我等级不够 不能贴图 发你邮箱