编译原理是计算机科学中的一个重要领域,主要研究如何将高级编程语言转化为机器可执行的指令。以下是一些关于编译原理基础的关键知识点:
1. **非确定有限自动机(NFA)**:NFA是一种状态机模型,用于识别正规集。它可以用有向图表示,其中节点代表状态,有标记的边代表转换函数。在NFA中,从一个状态出发,对任意输入符号可能有零个或多个转换。
2. **确定的有限自动机(DFA)**:DFA与NFA类似,但每个状态对每个输入符号都有且仅有一个确定的转换。这意味着DFA从任何状态出发,对于任何输入符号,最多只有一个转换。
3. **最小DFA**:每个正规集都可以由一个状态数最少的DFA识别,但这个DFA并不唯一,可能存在多个等价的最小DFA。
4. **自上而下与自下而上的分析**:
- **自上而下分析**(Top-down parsing):从文法的起始符号开始,尝试构建分析树,按照从根节点到叶节点的顺序。这种方法通常使用递归下降解析。
- **自下而上分析**(Bottom-up parsing):从输入字符串开始,通过归约操作逐步构造到文法的起始符号。LL(1)文法和LR(1)文法是常见的自下而上分析方法。
5. **最左推导与规范推导**:最左推导是自上而下的分析方法,它从文法的起始符号开始,每次替换最左边的非终结符。规范推导是特定类型的最左推导,其中每个步骤都替换最左非终结符。
6. **分析树**:分析树是文法分析的结果,它以树形结构表示输入字符串的语法结构。叶节点由终结符或非终结符标记,从左到右构成一个句型。
7. **二义性**:如果一个文法存在某个句子可以有不止一棵分析树对应,那么称这个文法是二义的。二义文法意味着存在多个不同的语法路径,可能导致解析冲突。
8. **文法变换**:包括提取左因子、消除左递归等,这些变换有助于简化文法,使其更适合自上而下的分析。
9. **正规式与正规集**:正规式是一种表示语言的简洁方式,它可以表示重复结构,但不是所有语言都能用正规式表示。正规集是能被有限自动机识别的语言集合。
10. **形式语言分类**:包括上下文无关文法、上下文有关文法、正则文法和句子文法。不同的文法类型对应不同复杂度的语言。
11. **LL(1)文法**:LL(1)是自上而下的分析方法,其中第一个L表示“最左推导”,第二个L表示“从左到右”扫描输入,1表示只看一个输入符号的下一个符号来决定下一步操作。
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