第2章高级语言及其语法描述.ppt
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1、第2章 高级语言及其语法描述,2.1 程序语言的定义及特性 2.2 形式语言基础 2.3 文法的直观理解 2.4 文法和语言的定义 2.5 文法的类型 2.6 语法树与二义性 2.7 有关文法的限制,2.1 程序语言的定义及特性,显然,用高级语言编程比用低级语言来得方便,但要解决两个问题: (1).计算机怎样懂得高级语言程序,这就需要一个翻译程序实现从源程序到目 标程序的转换。 (2).用什么方法来精确定义高级语言,即怎样精确描述高级语言。 要构造一个编译程序,应深刻理解被编译的源语言的结构(即词法和语法) 及其含义(即语义),同时要弄清源语言的语法规则和语义规则是采用什么理 论或什么方法来描
2、述的。 1 程序语言的定义 语法 语义 语用,任何语言均可看作一个集合。这个集合中的每个元素都是在一定符号集 (字母表)上的一个符号串。 对于自然语言来说,它们是定义在某个字母表上的句子的集合。 对于程序语言来说,它们也是定义在某个字母表上的句子的集合。这里 的句子,就是一个源程序。 通常,源程序是由关键字、标识符、常数、运算符以及一些界限符组成。 这些语法成分统称为单词或单词符号。 单词符号是语言中具有独立意义的最基本单位。语言的单词符号是由词法 规则所确定的,即词法规则规定了单词符号的形成规则。,当我们表述一种语言时,无非是说明这种语言的句子,如果语言只含有穷多个句子,则只需列出句子的有穷
3、集就行了,但对于含有无穷句子的语言来讲,存在着如何给出它的有穷表示的问题。 以自然语言为例,人们无法列出全部句子,但是人们可以给出一些规则,用这些规则来说明(或者定义)句子的组成结构,比如汉语句子可以是由主语后随谓语而成,构成谓语的是动词和直接宾语。,“我是大学生”。是汉语的一个句子 用语法来描述:,句子=主语谓语 主语=代词名词 代词=我你他 名词=王明大学生工人英语 谓语=动词直接宾语 动词=是学习 直接宾语=代词名词,有了一组规则以后,按照如下方式用它们导出句子:开始去找=左端的带有句子的规则并把它由=右端的符号串代替,这个动作表示成: 句子 主语谓语,然后在得到的串主语谓语中,选取主语
4、或谓语,再用相应规则的=右端代替之。比如,选取了主语,并采用规则主语=代词, 那么得到:主语谓语 代词谓语, 重复做下去, 句子:“我是大学生”的全部动作过程是: 句子 主语谓语 代词谓语 我谓语 我动词直接宾语 我是直接宾语 我是名词 我是大学生,“我是大学生”的构成符合上述规则,而“我大学生是”不符合上述规则,我们说它不是句子。这些规则成为我们判别句子结构合法与否的依据,换句话说,这些规则看成是一种元语言,用它描述汉语。这里仅仅涉及汉语句子的结构描述。其中一种描述元语言称为文法。,语言概述,研究程序设计语言 每个程序构成的规律 每个程序的含义 每个程序和使用者的关系 语言研究的三个方面 语
5、法 Syntax 语义 Semantics 语用 Pragmatics,语法 表示构成语言句子的各个记号之间的组合规律。 语义 表示各个记号的特定含义。即是一组规则,使用它可以定义语言的意义。(各个记号和记号所表示的对象之间的关系) 语用 表示在各个记号所出现的行为中,它们的来源、使用和影响。,语言的实例若在语法上是正确的,其相关联的意义可以从两个观点来看,其一是该句子的创立者所想要表示的意义,另一是接收者所检验到的意义。这两个意义并非总是一样的,前者称为语言的语义,后者是其语用意义。幽默、双关语和谜语就是利用这两方面意义间的差异。,如果不考虑语义和语用,即只从语法这一侧面来看语言,这种意义下
6、的语言称作形式语言。形式语言抽象地定义为一个数学系统。“形式”是指这样的事实:语言的所有规则只以符号串能出现的方式来陈述。形式语言理论是对符号串集合的表示法、结构及其特性的研究。是程序设计语言语法分析研究的基础。,2 高级语言的分类,强制式语言 (Imperative Language) / 过程式语言 FORTRAN , C, Pascal 应用式语言(Applicative Language) / 函数式语言 LISP 基于规则的语言(Rule-based Language) Prolog 面向对象语言(Object-oriented Language),2.2 形式语言基础,一、字母表和
7、符号串 字母表:符号的非空有限集合 例:=a,b,c 符号:字母表中的元素 例: a,b,c 符号串:符号的有穷序列 例:a, aa, ac, abc, 空符号串:无任何符号的符号串(),符号串的形式定义 有字母表,定义: (1)是上的符号串; (2)若x是上的符号串,且a ,则ax或xa是上的符号串; (3)y是上的符号串,iff(当且仅当)y可由(1)和(2)产生。,符号串集合:由符号串构成的集合。,二、符号串和符号串集合的运算 1.符号串相等:若x、y是集合上的两个符号串,则xy iff(当且仅当)组成x的每一个符号和组成y的每一个符号依次相等。 2.符号串的长度:x为符号串,其长度|x
8、|等于组成该符 号串的符号个数。 例: xSTV , |x|=3,例:Aa,b,B=c,d, AB= ?,4. 符号串集合的乘积运算:令A、B为符号串集合,定义 AB xy |xA,yB,ac,ad,bc,bd 因为xxx,所以A=A=A,3.符号串的联接:若x、y是定义在是上的符号串,且xXY,yYX,则x和y的联接 xyXYYX也是上的符号串。 注意:一般xyyx,而xx,6.符号串集合的闭包运算:设A是符号串集合,定义 A A1 A2 A3 An 称为集合A的正闭包。 A* A0 A 称为集合A的闭包。,例:A=x,y A? A* ?,5. 符号串集合的幂运算:有符号串集合A,定义 A0
9、 =, A1=A, A2=AA, A3=AAA, AnAn-1A=AAn-1 ,n0,x,y, xx,xy,yx,yy , xxx,xxy,xyx,xyy, A1 A2 A3 , x,y, xx,xy,yx,yy , xxx,xxy,xyx,xyy, A0 A1 A2 A3,为什么对符号、符号串、符号串集合以及它们的运算感兴趣? 若A为某语言的基本字符集 Aa,b,z,0,1,9, +,_/, ( , ), = B为单词集 B =begin, end, if, then,else,for, 则B A* 。 语言的句子是定义在B上的符号串。 若令C为句子集合,则C B * , 程序 C,2.3
10、文法的直观理解,1.什么是文法:文法是对语言结构的定义与描述。即从形式上 用于描述和规定语言结构的称为“文法”(或称为“语法”)。,例:有一句子:“我是大学生” 。这是一个在语法、语义上都正确定句子,该句子的结构(称为语法结构)是由它的语法决定的 。在本例中它为“主谓结构”。,如何定义句子的合法性? 有穷语言 无穷语言,2.语法规则:我们通过建立一组规则(产生式),来描述句子 的语法结构。规定用“:=”表示“由组成”。,:= :=| :=你|我|他 := 王民|大学生|工人|英语 := :=是|学习 :=|,由产生式推导句子:有了一组产生式之后,可以按照一定的 方式用它们去推导或产生句子。 推
11、导方法:从一个要识别的符号开始推导,即用相应产生式 的右部来替代产生式的左部,每次仅用一条产生式去进行推导。, = = 这种推导一直进行下去,直到所有带的符号都由终结符号替代为止。, = ,= ,= 我,=我,=我是,=我是,=我是大学生,:= :=| :=你|我|他 := 王民|大学生|工人|英语 := :=是|学习 :=|,推导方法:从一个要识别的符号 开始推导,即用相应产生式的 右部来替代产生式的左部,每 次仅用一条产生式去进行推导。,例:有一英语句子:The big elephant ate the peanut. := := :=the :=big :=elephant := :=a
12、te := :=peanut, = ,= ,= the ,= the big ,= the big elephant ,= the big elephant ,= the big elephant ate ,= the big elephant ate ,= the big elephant ate the ,= the big elephant ate the peanut,:= := :=the :=big :=elephant | peanut := :=ate :=,说明: (1) 有若干语法成分同时存在时,我们总是从最左的语法成 分进行推导,这称之为最左推导,类似的有最右推导(一般推
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- 高级 语言 及其 语法 描述
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