7.专题七：程序设计语言2024-12-28

重点模块说明

编译与解释、文法、**正规式、有限自动机、表达式、传值与传址、**多种程序语言特点

编译与解释

文法的定义以及语法推导树

文法定义

一个形式文法是一个有序四元组G=（V，T，S，P），其中：

1）V：非终结符。不是语言组成部分，不是最终结果，可理解为占位符。

2）T：终结符。是语言的组成部分，是最终结果。VnT=

3）S：起始符。是语言的开始符号。

4）P：产生式。用终结符替代非终结符的规则。形如α→β

正则闭包：A+=A1UA2UA3UUAU.（也就是所有幂的组合）

闭包：A=A°UA+（在正则闭包的基础上，加上A={c}）。

例如a²=[a,aa,aaa,.,e}，而（ab)={ab,abab,ababab,.,c}

文法的类型

类型	别称	说明	对应自动机
0型	短语文法	G的每条产生式a一P满足a属于V的正则闭包且至少含有一个非终结符，而属于V的闭包	图灵机
1 型	上下文有关文法	**G的任何产生式a一β满足	al<=
2型	上下文无关文法	G的任何产生式为A一β，A为非终结符，β为V的闭包	非确定的下推自动机
3型	正规文法	G的任何产生式为A一αB或A一α，α属于非终结符的闭包，A、B都属于非终结符	有限自动机

语法推导树

一棵语法树应具有以下特征：

1.每个结点都有一个标记，此标记是V的一个符号：

2.根的标记是S：

3.若一结点n至少有一个它自己除外的子孙，并且有标记A，则A肯定在V中：

4.如果结点n的直接子孙，从左到右的次序是结点n，n.n，其标记分别是：A，A，A，那么A>A，AA，一定是P中的一个产生式。

有限自动机与正规式（非确定有限自动机（NFA）、确定有限自动机（DFA））

有限自动机

S是一个有限集，每个元素为一个状态

是一个有穷字母表，每个元素为一个输入字符

是转换函数：是一个单值对照

S0，属于S，是其唯一的初态

Z是一个终态集(可空)

正规式（对有限自动机的另一种表达形式）

:::color1 正规式是描述程序语言单词的表达式，对于字母，其上的正规式及其表示的

正规集可以递归定义如下。

①ε是一个正规式，它表示集合L（E）={e}。

②若a是Z上的字符，则a是一个正则式，它所表示的正规L（a）={a}。

③若正规式r和s分别表示正规集L（r）=L（s），则

（a）r|s是正规式，表示集合L（r）UL（s）：

（b）r·s是正规式，表示集合L（r)L（s）；

（c）r是正规式，表示集合（L（r））；

（d）（r）是正规式，表示集合L（r）。

仅由有限次地使用上述三个步骤定义的表达式才是上的正规式。由此可见，

正规式要么为空，要么由字母、或、连接、闭包运算符组成。其中闭包运算符

“*”具有最高的优先级，连接运算具有次高优先级，或运算符“1”具有最低

优先级。

:::

表达式（逆波兰式/后序式）。解析逆波兰式的时候仅需要从左到右依次解析即可，但要考虑括号的优先级。

前缀表达式（+ab）

中缀表达式（a+b)

后缀表达式（ab+）

函数调用（传值与传址）

传递方式	主要特点
传值调用	形参取的是实参的值，形参的改变不会影响实参的值【单向】
传址调用引用调用指针调用	形参取的是实参的地址，形参的改变会影响实参的值【双向】