编译原理-语法分析（自顶向下）

老师的PPT里面说消除左递归时也要消除 $\epsilon$产生式，我对此存疑

概念

下推自动机(PDA)

预测分析

预测分析技术不是万能的

• 目的：一种确定性的、无回溯的分析技术, 在每一步都能够选择正 确的产生式
• 不是所有二型文法都能满足这个要求
• 有多个可能的产生式时预测分析法无能为力 — 可能需要回溯
  注意：不同Parsing技术只能分析CFG的一个子集

我们需要根据读头去选择特定的产生式，比如当前读头是a,占内符号是S，产生式有
$S\longrightarrow Ab$ $S\longrightarrow Ba$ $A\longrightarrow a|\epsilon$ $B\longrightarrow b$
这个时候分析第一个产生式的Predict={a,b}，第二个产生式Predict={b}，所以选择第一个产生式进行替换。

• Predict集: 是相对于产生式而言的，指该产生式经过经过有限次替换，栈顶最先出现的终结符可能是什么。

• First( $\alpha$)

  • 输入 $\alpha$：由任意文法符号( $V_T or V_N$)组成的符号串(即产生式的右部)
  • 返回：可从 $\alpha$推导得到的串的首符号集合
  • Formal Definition: First( $\alpha$) = {a | $\alpha \Longrightarrow^* a\beta$*, $a\in V_T$}, 特别地，如果 $\alpha \Longrightarrow^* \epsilon$ 则 First( $\alpha$)= First( $\alpha$) $\cup$ { $\epsilon$}

• Follow(A) :

  • 输入A：非终结符号
  • 返回：可能在某些句型中紧跟在A右边的终结符号集合
  • 例如 S=>*αAaβ，终结符a就在Follow(A)中，c就在First(A)中

两种实现自顶向下语法分析的方法

• 递归下降法
• LL(1)法

LL(1)

向前只预测一个符号

• LL(1)语法充分必要条件
  • 一个文法G是LL(1)的， 当且仅当G中对A的任意两条产生式， A→α|β满足下面条件：
    • 不存在终结符号a使得α和β都可以推导出以a开头的串
    • α和β中最多只有一个可以推导出空串
    • 如果β=>*ε, 那么α不能推导出任何以Follow(A)中某个终结符开头的 串；类似地，如果α =>*ε, 那么β不能推导出任何以Follow(A)中某个 终结符开头的串
  • LL(1)：无二义，无左递归，无ε产生式
    其实就是：predict(A→ α) $\cap$ predict(A→ β)= $\varnothing$

LL(1)分析表

文法的改造

当文法的产生式存在左递归或公共前缀时，在无回溯的预测分析的时候会产生冲突， 需要对其进行变换，使之可以应用自顶向下的语法分析方法进行分析

• 提取左公因子
• 消除左递归(直接左递归和间接左递归)
• 消除 $\epsilon$产生式

无ε产生式的CFG满足：要么P中不含有ε产生式，要么只有 S $\longrightarrow$ ε; 若存在S $\longrightarrow$ ε, 则S不出现在任何产生式右部
老师的PPT里面说消除左递归时也要消除 $\epsilon$产生式，我对此存疑

• 文法简化

子问题

First 集计算

Follow集计算

Predict集计算

例：

消除左公因子

例： 对于 $A\longrightarrow aS|ab$,改造成
$A\longrightarrow aA'$ $A'\longrightarrow S|b$

消除直接左递归

例：

消除间接左递归

例：

消除 $\epsilon$产生式

• 无ε产生式的CFG满足：要么P中不含有ε产生式，要么只有 S $\longrightarrow$ ε; 若存在S $\longrightarrow$ ε, 则S不出现在任何产生式右部
• 消除 $\epsilon$产生式: 代入所有的 $\epsilon$产生式
  
• 例：
• 

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