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1、第2章程序语言基础知识2.1程序设计语言基础知识2.2编译系统基本原理2.2.1文法2.2.2文法分析2.2.3词法分析2.3C语言基础程序设计语言基础2.1程序设计语言概述低级语言(面向机器的语言)面向对象程序设计语言(C+，Java，Smalltalk)程序设计语言逻辑程序设计语言（Prolog）高级语言函数式的语言（Lisp）命令式程序设计语言(C，Pascal)科学计算语言（Fortran）程序设计语言基础逻辑式语言是一类以形式逻辑为基础的语言，其代表就是建立关系理论和一阶谓词理论基础上的Prolog。逻辑式语言有很强的推理能力。用于开发专家系统、自然语言理解等。程序设计语言基础函数式
2、语言是一类以演算为基础的语言，其基本概念来自为人工智能而设计的Lisp语言。这里所谓的函数跟数学中的函数概念是类似的。命令式语言命令式语言又称过程式语言，它是一种基于动作的语言，所有的计算被看成工作序列。程序设计语言基础例：_语言不是面向对象的程序设计语言。A.JavaB.C+C.SmalltalkD.Fortran程序设计语言基础2.2编译系统基本原理2.2.1编译原理基本知识语言处理程序分为两个大类：翻译程序和解释程序。翻译程序：把用某种程序设计语言书写的程序翻译成等价的机器语言。程序设计语言基础常考点常考点1：程序编译过程：程序编译过程一般情况，编译程序的流程如下图所示：源程序源程序词法
3、分析词法分析语法分析语法分析语义分析语义分析中间代码生成中间代码生成代码优化代码优化目标代码生成目标代码生成目标程序目标程序程序设计语言基础注意：并非所有的编译程序都分成这几个处理阶段，有些编译程序并不需要生成中间代码，有些编译程序不进行代码优化，有些最简单的编译程序在语法分析的同时产生目标指令代码。程序设计语言基础例（软设2008年5月上午试题20）：编译器对高级语言源程序的处理过程可以划分为词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等几个阶段，其中，并不是每种编译器都必需的。A词法分析和语法分析B语义分析和中间代码生成C中间代码生成和代码优化D代码优化和目标代码生成
4、程序设计语言基础2.2编译系统基本原理2.2.2文法1文法定义文法G定义为四元组（VN，VT，P，S），其中：（1）VN为非终结符号（或语法实体，或变量）集；（2）VT为终结符号集；（3）P为产生式（也称规则）的集合；（4）S称为识别符号或开始符号，它是一个非终结符。一般约定，第一条产生式的左部是开始符号（识别符号）。一般情况，大写字母表示非终结符；小写字母表示终结符。程序设计语言基础例：文法G=（VN，VT，P，S），其中VN=S，VT=0，1，P=S0S1，S01.总结：一个文法定义的语言是终结符号串的集合，这些终结符号串应能从文法的起始符号出发推导出来。程序设计语言基础2*：*称为集合的
5、闭包。*=012n.其中，n表示的方幂。假设是个符号串，n表示把自身连接n次得到的符号串。例如=AB，求*。*=012n.其中：0=，表示不包含任何符号的符号串，即空符号串，其长度为0。1=AB2=ABAB程序设计语言基础定义：设GS是一文法，如果符号串x是从识别符号推导出来的，即有S=x，则称x是文法GS的句型。若x仅有终结符号组成，即S=x，x属于VT*，则称x为GS的句子。程序设计语言基础2.2.3 文法分析文法分析1.文法的类型（1）0型文法（2）1型文法或上下文有关文法（3）2型文法或上下文无关文法程序设计语言基础（1）0型文法定义：设G=（VN，VT，P，S）为一文法，如果它的每个
6、产生式ab是这样一种结构：a属于（VNVT）*且至少含有一个非终结符，而b属于（VNVT）*，则G是一个0型文法。对0型文法产生式的形式作某些限制，就是1型、2型、3型文法。程序设计语言基础（2）1型文法或上下文有关文法定义：设G=（VN，VT，P，S）为一文法，若P中的每一个产生式ab均满足|b|a|,仅仅S除外，则G是1型文法或上下文有关文法。程序设计语言基础（3）2型文法或上下文无关文法定义：设G=（VN，VT，P，S）为一文法，若P中的每一个产生式ab满足：a是一非终结符，b属于（VNVT）*，则此文法为2型文法或上下文无关文法。例：文法G=（E，+，*，i，(，)，P，E）其中P为：
7、EiEE+EEE*EE(E)今后，对“文法”一词若无特别说明，则均指上下文无关文法。程序设计语言基础例（2007年下半年上午第50）：程序语言的大多数语法现象可用上下文无关文法描述。对于一个上下文无关文法G=(N，T，P，S)，其中N是非终结符号的集合，T是终结符号的集合，P是产生式集合，S是开始符号。令集合V=NT，那么G所描述的语言是的集合。A从S出发推导出的包含V中所有符号的串B从S出发推导出的仅包含T中符号的串CN中所有符号组成的串DT中所有符号组成的串程序设计语言基础例（2009年上半年上午第50）：设某语言的语法规则用上下文无关文法G=(N,T,P,S)表示，其中N是非终结符号的集
8、合，T是终结符号的集合，P是产生式集合，S是开始符号，令V=NT，那么符合该语言的句子是_。A.从S出发推导的、仅包含T中符号的符号串B.从N中符号出发推导的、仅包含T中符号的符号串C.从S出发推导的、包含V中符号的符号串D.从N中符号出发推导的、包含V中符号的符号串程序设计语言基础2.上下文无关文法及其语法树（推导树）语法树或推导树：是一种描述上下文无关文法的句型推导的直观方法。通过语法树，可以得到文法G的句型。程序设计语言基础从下面的例子说明语法树的构造。例：G=（S，A，a，b，P，S），其中P为：（1）SaAS（2）ASbA（3）ASS（4）Sa（5）Aba构造G的语法树。注意：如果在
9、推导的任何一步,都是对其中的最左（最右）非终结符进行替换，则称这种推导为最左（最右）推导。程序设计语言基础例（软设2008年5月上午试题21）：已知某文法GS：S0S0S1，从S推导出的符号串可用(n0)描述。A(010)nB0n10nC1nD01n0程序设计语言基础例（2008年下半年上午第50）：设某上下文无关文法如下：S11|1001|S0|SS，则该文法所产生的所有二进制字符串都具有的特点是_。A.能被3整除B.0、1出现的次数相等C.0和1的出现次数都为偶数D.能被2整除程序设计语言基础例（2008年下半年上午第48）：.给定文法GS及其非终结符A，FIRST(A)定义为：从A出发能
10、推导出的终结符号的集合(S是文法的起始符号，为非终结符)。对于文法GS：SL|aLL，S|S其中，GS包含的4个终结符号分别为：a，则FIRST(S)的成员包括(48)。AaBa、Ca、和Da、和，程序设计语言基础2.2.4 词法分析词法分析考点考点1：词法分析的功能：词法分析的功能词法分析阶段的主要功能如下：（1）识别出源程序中意义独立的最小词法单位单词，并且确定其类型（例如表示符、关键字、操作符还是数字等）。（2）删除无用的空格、回车和其它与输入介质有关的无用符号以及程序注释。（3）报告分析时的错误。经过词法分析后，源程序就转换为单词串。程序设计语言基础例（软设2005年11月上午试题27
11、）：编译程序进行词法分析时不能_.A.过滤源程序中的注释B.扫描源程序并识别句号C.指出出错的行号D.查出拼错的保留字程序设计语言基础考点考点2：正规式和正规集：正规式和正规集正规式和正规集正规式：用正规表达式（简称正规式）可表示程序语言的单词正规集：正规式表示的集合称为正规集程序设计语言基础例：令=a，b,上的正规式和相应的正规集的例子有：正规式正规集aaa|ba,bababa*,a,aa,.任意个a的串(a|b)(a|b)aa,ab,ba,bb.所有a,b组成的串(a|b)*,a,b,aa,bb,.程序设计语言基础正规文法到正规式的转换规则文法产生式正规式规则一AxBByA=xy规则二Ax
12、A|yA=x*y规则三AxAyA=x|y表正规文法到正规式的转换规则程序设计语言基础例（2007年下半年上午第48）：正则表达式1*(0|01)*表示的集合元素的特点是_.A.长度为奇数的0、1串B.开始和结尾字符必须为1的0、1串C.串的长度为偶数的0、1串D.不包含字串011的0、1串程序设计语言基础例（2009年上半年上午第49）：由a、b构造且仅包含偶数个a的串的集合用正规式表示为_。A.(a*a)*b*B.(b*(ab*a)*)*C.(a*(ba*)*b)*D.(a|b)*(aa)*程序设计语言基础考点考点3：自动机：自动机有穷自动机分为两类：1.确定的有穷自动机（Determini
13、sticFiniteAutomata）2.不确定的有穷自动机（NondeterministicFiniteAutomata）。程序设计语言基础1.确定的有穷自动机（DFA）一个确定的有穷自动机（DFA）M是一个五元组：M=（K，f，S，Z） 其中（1）K是一个有穷集，它的每个元素称为一个状态；（2）是一个有穷字母表，它的每个元素称为一个输入字符，所以也称为输入符号字母表；（3）f是转换函数，是在KK上的映像，即，如f(ki，a)=kj（ki属于K，kj属于K）表示当前状态为ki,输入字符在a时，将转换为下一个状态kj；（4）S属于K，S是唯一的一个初态；（5）Z包含与K，Z是一个终态集，终态也
14、称为可接受状态或结束状态。程序设计语言基础例：DFAM=（S，U，V，Q，a，b，f，S，Q）其中f定义为：f（S，a）=Uf（V，a）=Uf（S，b）=Vf（V，b）=Qf（U，a）=Qf（Q，a）=Qf（U，b）=Vf（Q，b）=Q请画出该DFA的状态转换图。程序设计语言基础补充：对于*中的任何一个串t，若存在一条从某一初态结点到某一个终态结点的道路，且这条道路上所有弧的标记符依序连接成的串等于t，则称t可为DFAM所识别识别（读出读出或接受接受）。若M的初态结点同时又是终态结点，则空字可为M所识别（接受）。程序设计语言基础2不确定的有穷自动机（NFA）一个不确定的有穷自动机（NFA）M是
15、一个五元组：M=（K，f，S，Z）其中（1）K是一个有穷集，它的每个元素称为一个状态；（2）是一个有穷字母表，它的每个元素称为一个输入字符；（3）f是转换函数，是从K*K上子集的映像；（4）S属于K，S是一个非空的初态集；（5）Z包含与K，Z是一个终态集。程序设计语言基础例2：一个NFAM=（0，1，2，3，4，a，b，f，0，2，4）其中f定义为：f（0，a）=0，3f（2，b）=2f（0，b）=0，1f（3，a）=4f（1，b）=2f（4，a）=4f（2，a）=2f（4，b）=4请画出该NFA的状态转换图。程序设计语言基础补充：对于*中的任何一个串t，若存在一条从某一初态结点到某一个终态结
16、点的道路，且这条道路上所有弧的标记符依序连接成的串等于t，则称t可为NFAM所识别识别（读出读出或接受接受）。程序设计语言基础例2中的NFAM所能识别的是那些含有相继两个a或相继两个b的串。程序设计语言基础自动机到正规式的转换过程如图所示:对于 代之对于代之对于代之123R1R213R1 R2121231213R1| R2R1 R2*R3R1R2R1R3R2程序设计语言基础例（2006年下半年上午第45-46）：下图是一有限自动机的状态转换图，该自动机所识别语言的特点是（1），等价的正规式为（2）。（1）A由符号a、b构成且包含偶数个a的串B由符号a、b构成且开头和结尾符号都为a的串C由符号a
17、、b构成的任意串D由符号a、b构成且b的前后必须为a的串（2）A(a|b)*(aa)*Ba(a|b)*aC(a|b)*Da(ba)*a程序设计语言基础例（2009年上半年上午第48）：下图所示有限自动机的特点是_。A.识别的0、1串是以0开头且以1结尾B.识别的0、1串中1的数目为偶数C.识别的0、1串中0后面必须是1D.识别的0、1串中1不能连续出现程序设计语言基础例（2008年上半年上午第50）：某确定性有限自动机(DFA)的状态转换图如下图所示，令d=0129，则以下字符串中，能被该DFA接受的是_。A3857B1.2E+5C-123.67D0.576E10程序设计语言基础例（2008年
18、上半年上午第48）：有限自动机(FA)可用于识别高级语言源程序中的记号(单词)，FA可分为确定的有限自动机(DFA)和不确定的有限自动机(NFA)。若某DFAD与某NFAM等价，则_。ADFAD与NFAM的状态数一定相等BDFAD与NFAM可识别的记号相同CNFAM能识别的正规集是DFAD所识别正规集的真子集DDFAD能识别的正规集是NFAM所识别正规集的真子集程序设计语言基础2.3C语言基础常考点：参数传递方式参数传递有两种方式：传值方式和传引用方式。程序设计语言基础传值调用：以传值调用方式进行参数传递时，是将实参的值传递给形参，然后执行被调用的函数，被调用的函数执行时对形参的修改不影响实参
19、的值。引用调用：以引用调用方式进行参数传递时，是将实参的地址传递给形参，然后执行被调用的函数，被调用的函数执行时对形参的修改将反映在对应实参变量中。程序设计语言基础例：函数f()、g()的定义如下所示，调用函数f时传递给形参a的值为1。若采用传值（callbyvalue）的方式调用g(c)，则函数f的返回值为_(1)_；若采用传引用（callbyreference）的方式调用g(c)，则函数f的返回值为_(2)_。f(形式参数a)g(形式参数b)intc=a+1;g(c);returna+c;intx;x=b*b;b=x/2+b;return;程序设计语言基础供选择的答案：（1）A.7B.5C.4D.3（2）A.3B.4C.5D.7程序设计语言基础例（2007年上半年上午第49）：函数t()、f()的定义如下所示，若调用函数t时传递给x的值为3，并且调用函数f()时，第一个参数采用传值(callbyvalue)方式，第二个参数采用传引用(callbyreference)方式，则函数t的返回值为。A35B24C22D11程序设计语言基础
