自下而上语法分析、自上而下语法分析和递归下降法、预测分析法、LL(1)和LR是什么关系

本文主要是介绍自下而上语法分析、自上而下语法分析和递归下降法、预测分析法、LL(1)和LR是什么关系,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

自下而上语法分析、自上而下语法分析、递归下降法、预测分析法、LL(1)和LR都是与语法分析(语法解析)相关的概念和技术。它们在编译原理中扮演着重要的角色,用于将源代码的字符流转换为语法树(或抽象语法树,AST),以便进一步的编译和优化。以下是这些概念之间的关系和各自的特点:

自上而下语法分析(Top-Down Parsing)

自上而下语法分析从开始符号开始,根据文法规则推导输入字符串。主要方法包括递归下降法和预测分析法。

递归下降法(Recursive Descent Parsing)
  1. 定义:递归下降法是一种自上而下的语法分析方法,其中每个非终结符对应一个递归函数,函数通过匹配输入字符串中的符号,调用自身或其他函数来解析输入。
  2. 特点
    • 适用于LL文法,特别是LL(1)文法。
    • 简单直观,易于手工编写。
    • 不适用于左递归文法,需要对文法进行左递归消除。
  3. 示例:对于文法规则A -> aA | b,会有一个函数A()来匹配aAb
预测分析法(Predictive Parsing)
  1. 定义:预测分析法是一种无回溯的自上而下语法分析方法,通常使用一个预测表(预测分析表,Parsing Table)来决定每一步的推导。
  2. 特点
    • 适用于LL(1)文法。
    • 通过预测表实现解析,不需要回溯。
    • 比递归下降法更高效,但构造预测表复杂。
  3. 示例:对于文法规则A -> aA | b,预测表会指示在遇到a时使用规则A -> aA,在遇到b时使用规则A -> b
LL(1)文法
  1. 定义:LL(1)文法是一种上下文无关文法,可以通过自上而下的方式进行解析,具体来说,它是一类能够用一个符号前瞻进行无回溯预测分析的文法。
  2. 特点
    • L表示从左到右扫描输入。
    • L表示最左推导。
    • 1表示用一个符号的前瞻。
    • 没有左递归和二义性,且具有足够的前瞻符号来决定推导。

自下而上语法分析(Bottom-Up Parsing)

自下而上语法分析从输入符号开始,通过逐步归约(将输入符号或部分输入符号归约为非终结符)来构建语法树,直到到达开始符号。

LR分析法
  1. 定义:LR分析法是一种强大且普遍的自下而上语法分析方法,包含多种变体,如SLR、LALR和Canonical LR。
  2. 特点
    • L表示从左到右扫描输入。
    • R表示最右推导的逆过程(归约)。
    • 能够处理更广泛的文法,包括左递归文法。
  3. 示例:构建LR分析表(包含状态、转移、归约规则),使用堆栈跟踪解析过程。
SLR、LALR和Canonical LR
  1. SLR(Simple LR)
    • 简化的LR分析,构造较简单。
    • 使用FOLLOW集进行归约判断。
  2. LALR(Look-Ahead LR)
    • 比SLR更强大,能处理更多的文法。
    • 合并LR(1)分析表的状态,生成更小的表。
  3. Canonical LR(标准LR)
    • 最强大但复杂度最高。
    • 不合并状态,能处理所有LR(1)文法。

关系总结

  1. 自上而下 vs 自下而上

    • 自上而下:从开始符号推导输入(递归下降、预测分析)。
    • 自下而上:从输入归约至开始符号(LR分析)。
  2. 递归下降 vs 预测分析

    • 都是自上而下方法。
    • 递归下降:函数调用匹配输入,适用于手工实现。
    • 预测分析:使用预测表,适用于自动生成分析器。
  3. LL(1) vs LR

    • LL(1):自上而下,1符号前瞻,无回溯。
    • LR:自下而上,能处理更广泛的文法,包括左递归。

示例总结

  • 递归下降法:手工编写的函数,每个函数对应一个非终结符。
  • 预测分析法:构造预测表,根据输入符号决定推导规则。
  • LL(1):构造预测表,1符号前瞻。
  • LR:构造LR分析表(状态、转移、归约规则),通过堆栈进行解析,处理广泛的文法。

通过理解这些方法和文法类型,可以有效地选择和实现适合特定编译器和语言的语法分析器。

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