编译原理实验报告逆波兰式分析
河南工业大学实验报告
课程编译原理实验名称实验三逆波兰式分析
一.实验目的
1．掌握自底向上分析中算符优先分析法的基本原理；
2．掌握优先关系表的构造方法。
二.实验内容及要求
根据介绍的算术表达式文法编制调试算符优先分析程序，以便对任意输入的简单算术表达式进行分析。将用中缀式表示的算术表达式转换为用逆波兰式(后缀式)表示的算术表达式，并计算用逆波兰式表示的算术表达式的值。
程序输入一以#结束的符号串，如：2*(3+4)#。输出过程如下：
（1）逆波兰式(后缀式)为：2&3&4&+*；
（2）计算结果：14。
三.实验过程及结果
（说明：实验结果可以是运行画面的抓屏，抓屏图片要尽可能的小。）
代码如下：
#include
#include
#define max 100
char ex[max]; /*存储后缀表达式*/
void trans(){ /*将算术表达式转化为后缀表达式*/
char str[max]; /*存储原算术表达式*/
char stack[max]; /*作为栈使用*/
char ch;
int sum,i,j,t,top=0;
printf("*****************************************\n");
printf("*输入一个求值的表达式，以#结束。*\n");
printf("******************************************\n");
printf("算数表达式：");
i=0; /*获取用户输入的表达式*/
do{
i++;
scanf("%c",&str[i]);
}while(str[i]!='#' && i!=max);
sum=i;
t=1;i=1;
ch=str[i];i++;
while(ch!='#'){
switch(ch){
case '(': /*判定为左括号*/
top++;stack[top]=ch;
break;
case ')': /*判定为右括号*/
while(stack[top]!='('){
ex[t]=stack[top];top--;t++;
}
top--;
break;
case '+':/*判定为加减号*/
case '-':
while(top!=0&&stack[top]!='('){
ex[t]=stack[top];top--;t++;
}
top++;stack[top]=ch;
break;
case '*': /*判定为乘除号*/
case '/':
while(stack[top]=='*'||stack[top]=='/'){
ex[t]=stack[top];top--;t++;
}
top++;stack[top]=ch;
break;
case ' ':break;
default:while(ch>='0'&&ch<='9'){ /*判定为数字*/ ex[t]=ch;t++;
ch=str[i];i++;
}
i--;
ex[t]='&';t++;
}
ch=str[i];i++;
}
while(top!=0){
ex[t]=stack[top];t++;top--;
}
ex[t]='#';
printf("\n\t原来表达式：");
for(j=1;j printf("%c",str[j]); printf("\n\t后缀表达式：",ex); for(j=1;j printf("%c",ex[j]); } void compvalue(){ /*计算后缀表达式的值*/ float stack[max],d; /*作为栈使用*/ char ch; int t=1,top=0; /*t为ex下标，top为stack下标*/ ch=ex[t];t++; while(ch!='#'){ switch(ch){ case '+': stack[top-1]=stack[top-1]+stack[top]; top--; break; case '-': stack[top-1]=stack[top-1]-stack[top]; top--; break; case '*': stack[top-1]=stack[top-1]*stack[top]; top--; break; case '/': if(stack[top]!=0) stack[top-1]=stack[top-1]/stack[top]; else{ printf("\n\t除零错误!\n"); exit(0); /*异常退出*/ } top--; break; default: d=0; while(ch>='0'&&ch<='9'){ d=10*d+ch-'0'; /*将数字字符转化为对应的数值*/ ch=ex[t];t++; } top++; stack[top]=d; } ch=ex[t];t++; } printf("\n\t计算结果:%g\n",stack[top]); } void main() { trans(); compvalue(); } 截屏如下： 四.实验中的问题及心得 这次试验让我更一步了解到自底向上分析中算符优先分析法的基本原理。 一.实验目的 1．深入理解算符优先分析法 2．掌握FirstVt和LastVt集合的求法有算符优先关系表的求法 3．掌握利用算符优先分析法完成中缀表达式到逆波兰式的转化 二.实验内容及要求 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 程序输入/输出示例： 输出的格式如下： (1) (2)输入一以#结束的中缀表达式(包括+—*/（）数字#) (3) (4)逆波兰式 备注：(1)在生成的逆波兰式中如果两个数相连则用&分隔，如28和68，中间用&分隔； 注意：1.表达式中允许使用运算符（+-*/）、分割符（括号）、数字，结束符#； 2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）； 3.对学有余力的同学，测试用的表达式事先放在文本文件中，一行存放一个表达式，同时以分号分割。同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中，以便和输出进行对照； 三.实验过程 1、逆波兰式定义 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 2、产生逆波兰式的前提 中缀算术表达式 3、逆波兰式生成的实验设计思想及算法 (1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算 编译原理实验报告实验名称：实验一编写词法分析程序 实验类型：验证型实验 指导教师：何中胜 专业班级：13软件四 姓名：丁越 学号： 电子邮箱： 实验地点：秋白楼B720 实验成绩： 日期：2016年3 月18 日 一、实验目的 通过设计、调试词法分析程序，实现从源程序中分出各种单词的方法；熟悉词法分析 程序所用的工具自动机，进一步理解自动机理论。掌握文法转换成自动机的技术及有穷自动机实现的方法。确定词法分析器的输出形式及标识符与关键字的区分方法。加深对课堂教学的理解；提高词法分析方法的实践能力。通过本实验，应达到以下目标： 1、掌握从源程序文件中读取有效字符的方法和产生源程序的内部表示文件的方法。 2、掌握词法分析的实现方法。 3、上机调试编出的词法分析程序。 二、实验过程 以编写PASCAL子集的词法分析程序为例 1.理论部分 （1）主程序设计考虑 主程序的说明部分为各种表格和变量安排空间。 数组 k为关键字表，每个数组元素存放一个关键字。采用定长的方式，较短的关键字 后面补空格。 P数组存放分界符。为了简单起见，分界符、算术运算符和关系运算符都放在 p表中 （编程时，还应建立算术运算符表和关系运算符表，并且各有类号），合并成一类。 id和ci数组分别存放标识符和常数。 instring数组为输入源程序的单词缓存。 outtoken记录为输出内部表示缓存。 还有一些为造表填表设置的变量。 主程序开始后，先以人工方式输入关键字，造 k表；再输入分界符等造p表。 主程序的工作部分设计成便于调试的循环结构。每个循环处理一个单词；接收键盘上 送来的一个单词；调用词法分析过程；输出每个单词的内部码。 ⑵词法分析过程考虑 将词法分析程序设计成独立一遍扫描源程序的结构。其流程图见图1-1。 图1-1 该过程取名为 lexical，它根据输入单词的第一个字符（有时还需读第二个字符），判断单词类，产生类号：以字符 k表示关键字；i表示标识符；c表示常数；p表示分界符；s表示运算符（编程时类号分别为 1，2，3，4，5）。 对于标识符和常数，需分别与标识符表和常数表中已登记的元素相比较，如表中已有 该元素，则记录其在表中的位置，如未出现过，将标识符按顺序填入数组id中，将常数 变为二进制形式存入数组中 ci中，并记录其在表中的位置。 lexical过程中嵌有两个小过程：一个名为getchar，其功能为从instring中按顺序取出一个字符，并将其指针pint加1；另一个名为error，当出现错误时，调用这个过程， 输出错误编号。 2.实践部分 编译原理实验报告语法分析程序的设计 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688] 实验5语法分析程序的设计（2） 一、实验目的 通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析中算法优先分析方法。 二、实验内容 设计一个文法的算法优先分析程序，判断特定表达式的正确性。 三、实验要求 1、给出文法如下： G[E] E->T|E+T; T->F|T*F; F->i|(E); +*()i + * ( ) i 21）直接存放，2）为优先关系建立优先函数，这里由学生自己选择一种方式； 1、给出算符优先分析算法如下： k:=1; S[k]:=‘#’; REPEAT 把下一个输入符号读进a中； IF S[k]∈V T THEN j:=k ELSE j:=k-1; WHILE S[j] a DO BEGIN REPEAT Q:=S[j]; IF S[j-1]∈V T THEN j:=j-1 ELSE j:=j-2 UNTIL S[j] Q 把S[j+1]…S[k]归约为某个N； k:=j+1; S[k]:=N; END OF WHILE; IF S[j] a OR S[j] a THEN BEGIN k:=k+1;S[k]:=a END ELSE ERROR UNTIL a=‘#’ 1、根据给出算法，利用适当的数据结构实现算符优先分析程序； 2、利用算符优先分析程序完成下列功能： 1）手工将测试的表达式写入文本文件，每个表达式写一行，用“；”表示结束； 2）读入文本文件中的表达式； 3）调用实验2中的词法分析程序搜索单词； 4）把单词送入算法优先分析程序，判断表达式是否正确（是否是给出文法的语言），若错误，应给出错误信息； 5）完成上述功能，有余力的同学可以对正确的表达式计算出结果。四、实验环境 PC微机 DOS操作系统或 Windows 操作系统 Turbo C 程序集成环境或 Visual C++ 程序集成环境 五、实验步骤 编译原理上机报告 名称：逆波兰式的产生及计算 学院：信息与控制工程学院 专业：计算机科学与技术 班级：计算机1401班 姓名：叶达成 2016年11月4日 一、上机目的 通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析方法。 1、选择最有代表性的语法分析方法，如LL(1) 语法分析程序、算符优先分析程序和LR分析分析程序，并至少完成两个题目。 2、选择对各种常见程序语言都用的语法结构，如赋值语句（尤指表达式）作为分析对象，并且与所选语法分析方法要比较贴切。 ⑴实验前的准备 按实验的目的和要求，编写语法分析程序，同时考虑相应的数据结构。 ⑵调试 调试例子应包括符合语法规则的算术表达式，以及分析程序能够判别的若干错例。 ⑶输出 对于所输入的算术表达式，不论对错，都应有明确的信息告诉外界。 ⑷扩充 有余力的同学，可适当扩大分析对象。譬如： ①算术表达式中变量名可以是一般标识符，还可含一般常数、数组元素、函数调用等等。 ②除算术表达式外，还可扩充分析布尔、字符、位等不同类型的各种表达式。③加强语法检查，尽量多和确切地指出各种错误。 二、基本原理和上机步骤 基本原理： 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 上机步骤： (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。 三、上机结果 程序清单： #include 计算机硬件实验室实验报告 姓名学号班级成绩 设备名称及软件环境逆波兰 一、实验目的： 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 二、实验要求： 输出的格式如下： (1)逆波兰式的生成及计算程序，编制人：姓名，学号，班级 (2)输入一以#结束的中缀表达式(包括+—*/（）数字#)：在此位置输入符 号串如(28+68)*2# (3)逆波兰式为：28&68+2* (4)逆波兰式28&68+2*计算结果为192 备注：(1)在生成的逆波兰式中如果两个数相连则用&分隔，如28和68，中间用&分隔； (2)在此位置输入符号串为用户自行输入的符号串。 注意： 1.表达式中允许使用运算符（+-*/）、分割符（括号）、数字，结束符#； 2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）； 三、实验过程： （一）准备： 1.阅读课本有关章节， 2.考虑好设计方案； 3.设计出模块结构、测试数据，初步编制好程序。 （1）定义部分：定义常量、变量、数据结构。 （2）初始化：设立算符优先分析表、初始化变量空间（包括堆栈、结构体、数组、临时变量等）； （3）控制部分：从键盘输入一个表达式符号串； （4）利用算符优先分析算法进行表达式处理：根据算符优先分析表对表达式符号串进行堆栈（或其他）操作，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。 （5）对生成的逆波兰式进行计算。 （二）上课上机： 将源代码拷贝到机上调试，发现错误，再修改完善。第二次上机调试通过。 四、实验结果 （1）写出程序流程图 （2）给出运行结果 程序： #include 编译原理实验报告 班级 姓名： 学号： 自我评定： 实验一词法分析程序实现 一、实验目的与要求 通过编写和调试一个词法分析程序，掌握在对程序设计语言的源程序进行扫描的过程中，将字符形式的源程序流转化为一个由各类单词符号组成的流的词法分析方法。 二、实验内容 根据教学要求并结合学生自己的兴趣和具体情况，从具有代表性的高级程序设计语言的各类典型单词中，选取一个适当大小的子集。例如，可以完成无符号常数这一类典型单词的识别后，再完成一个尽可能兼顾到各种常数、关键字、标识符和各种运算符的扫描器的设计和实现。 输入：由符合或不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序。 输出：把单词的字符形式的表示翻译成编译器的内部表示，即确定单词串的输出形式。例如，所输出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式编码。对于变量和常数，CLASS字段为相应的类别码；VALUE字段则是该标识符、常数的具体值或在其符号表中登记项的序号（要求在变量名表登记项中存放该标识符的字符串；常数表登记项中则存放该常数的二进制形式）。对于关键字和运算符，采用一词一类的编码形式；由于采用一词一类的编码方式，所以仅需在二元式的CLASS字段上放置相应的单词的类别码，VALUE字段则为“空”。另外，为便于查看由词法分析程序所输出的单词串，要求在CLASS字段上放置单词类别的助记符。 三、实现方法与环境 词法分析是编译程序的第一个处理阶段，可以通过两种途径来构造词法分析程序。其一是根据对语言中各类单词的某种描述或定义（如BNF），用手工的方式（例如可用C语言）构造词法分析程序。一般地，可以根据文法或状态转换图构造相应的状态矩阵，该状态矩阵同控制程序便组成了编译器的词法分析程序；也可以根据文法或状态转换图直接编写词法分析程序。构造词法分析程序的另外一种途径是所谓的词法分析程序的自动生成，即首先用正规式对语言中的各类单词符号进行词型描述，并分别指出在识别单词时，词法分析程序所应进行的语义处理工作，然后由一个所谓词法分析程序的构造程序对上述信息进行加工。如美国BELL实验室研制的LEX就是一个被广泛使用的词法分析程序的自动生成工具。 总的来说，开发一种新语言时，由于它的单词符号在不停地修改，采用LEX等工具生成的词法分析程序比较易于修改和维护。一旦一种语言确定了，则采用手工编写词法分析程序效率更高。 四、实验设计 1）题目1：试用手工编码方式构造识别以下给定单词的某一语言的词法分析程序。 语言中具有的单词包括五个有代表性的关键字begin、end、if、then、else；标识符；整型常数；六种关系运算符；一个赋值符和四个算术运算符。参考实现方法简述如下。 单词的分类：构造上述语言中的各类单词符号及其分类码表。 表I 语言中的各类单词符号及其分类码表 单词符号类别编码类别码的助记符单词值 编译原理实验报告 学院: 计算机与通信工程学院专业: 计算机科学与技术 班级: 学号: 姓名: 实验成绩： 词法分析 一、实验目的 设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求 2.1 待分析的简单的词法 （1）关键字： begin if then while do end 所有的关键字都是小写。 （2）运算符和界符 ：= + - * / < <= <> > >= = ; ( ) # （3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义： ID = letter (letter | digit)* NUM = digit digit* （4）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 2.2 各种单词符号对应的种别码： 输入：所给文法的源程序字符串。 输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。 其中：syn为单词种别码； token为存放的单词自身字符串； sum为整型常数。 例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列： (1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)…… 三、词法分析程序的算法思想： 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 3.1 主程序示意图： 3.2词法分析程序流程图： 四、词法分析程序的C++语言程序源代码： #include"stdio.h" #include"stdlib.h" #include"string.h" #define _KEY_WORD_END "waiting for your expanding" typedef struct 开始 变量初始化 是否文件结束？ 返回 拼数 Syn=11 返回 拼字符串 是否是关键字？ Syn 为对应关键字的单词种别码 Syn=10 给不同的符号相同的 Syn 值 报错 是 否 数字 字母 是 否 运算符, 界符等 其他 实验三波兰式和四元式及计算 课程编译原理实验名称波兰式和四元式第页班级11计本学号姓名 实验日期：2013年月日报告退发(订正、重做) 一、实验目的： 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 二、实验说明 1、逆波兰式定义 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 2、产生逆波兰式的前提 中缀算术表达式 3、逆波兰式生成的实验设计思想及算法 (1)首先构造一个运算符栈，此运算符在栈内遵循越往栈顶优先级越高的原则。 (2)读入一个用中缀表示的简单算术表达式，为方便起见,设该简单算术表达式的右端多加上了优先级最低的特殊符号“#”。 (3)从左至右扫描该算术表达式，从第一个字符开始判断，如果该字符是数字，则分析到该数字串的结束并将该数字串直接输出。 (4)如果不是数字，该字符则是运算符，此时需比较优先关系。 做法如下：将该字符与运算符栈顶的运算符的优先关系相比较。如果，该字符优先关系高于此运算符栈顶的运算符，则将该运算符入栈。倘若不是的话，则将此运算符栈顶的运算符从栈中弹出，将该字符入栈。 (5)重复上述操作(1)-(2)直至扫描完整个简单算术表达式，确定所有字符都得 到正确处理，我们便可以将中缀式表示的简单算术表达式转化为逆波兰表示的简单算术表达式。 3、逆波兰式计算的实验设计思想及算法 (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对 象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有 字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。 编译原理实验报告 题目构造识别字符串的自动机学院 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 西安思源学院教务处制 二〇一年 实验二构造识别符号串的自动机 一、实验目的 1 掌握形式语言与自动机的概念 2 了解正规集及有穷自动机的关系 3 能构造识别相应符号串的自动机 4 能构造词法分析程序所识别的各类单词的自动机 二、实验环境 Microsoft Visual C++ 6.0 三、实验内容 1 用高级语言编写程序：该程序能接受C++所有的标识符。 2 用高级语言编写程序：该程序能接受C++所有的常数(整数和定点小数)。 3 用高级语言编写程序：该程序能接受C++的所有保留字。 4 用高级语言编写程序：该程序能接受C++的所有界符、运算符。 四、设计说明 void main() { void find_word(); void show_all(); void Input(); Input(); cout<<"运行结果如下"< 学号07 成绩 编译原理上机报告 名称：逆波兰式的产生及计算 学院：信息与控制工程学院 专业：计算机科学与技术 班级：计算机1401班 姓名：叶达成 2016年11月4日 一、上机目的 通过设计、编制、调试一个典型的语法分析程序，实现对词法分析程序所提供的单词序列进行语法检查和结构分析，进一步掌握常用的语法分析方法。 1、选择最有代表性的语法分析方法，如LL(1) 语法分析程序、算符优先分析程序和LR分析分析程序，并至少完成两个题目。 2、选择对各种常见程序语言都用的语法结构，如赋值语句（尤指表达式）作为分析对象，并且与所选语法分析方法要比较贴切。 ⑴实验前的准备 按实验的目的和要求，编写语法分析程序，同时考虑相应的数据结构。 ⑵调试 调试例子应包括符合语法规则的算术表达式，以及分析程序能够判别的若干错例。 ⑶输出 对于所输入的算术表达式，不论对错，都应有明确的信息告诉外界。 ⑷扩充 有余力的同学，可适当扩大分析对象。譬如： ①算术表达式中变量名可以是一般标识符，还可含一般常数、数组元素、函数调用等等。 ②除算术表达式外，还可扩充分析布尔、字符、位等不同类型的各种表达式。③加强语法检查，尽量多和确切地指出各种错误。 二、基本原理和上机步骤 基本原理： 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 上机步骤： (1)构造一个栈，存放运算对象。 (2)读入一个用逆波兰式表示的简单算术表达式。 (3)自左至右扫描该简单算术表达式并判断该字符，如果该字符是运算对象，则将该字符入栈。若是运算符，如果此运算符是二目运算符，则将对栈顶部的两个运算对象进行该运算，将运算结果入栈，并且将执行该运算的两个运算对象从栈顶弹出。如果该字符是一目运算符，则对栈顶部的元素实施该运算，将该栈顶部的元素弹出，将运算结果入栈。 (4)重复上述操作直至扫描完整个简单算术表达式的逆波兰式，确定所有字符都得到正确处理，我们便可以求出该简单算术表达式的值。 三、上机结果 程序清单： #include 学年第学期《编译原理》实验报告 学院（系）：计算机科学与工程学院 班级：11303070A 学号：11303070*** 姓名：无名氏 指导教师：保密式 时间：2016 年7 月 目录 1．实验目的 (1) 2．实验内容及要求 (1) 3．实验方案设计 (1) 3.1 编译系统原理介绍 (1) 3.1.1 编译程序介绍 (2) 3.1.2 对所写编译程序的源语言的描述 (2) 3.2 词法分析程序的设计 (3) 3.3 语法分析程序设计 (4) 3.4 语义分析和中间代码生成程序的设计 (4) 4. 结果及测试分析 (4) 4.1软件运行环境及限制 (4) 4.2测试数据说明 (5) 4.3运行结果及功能说明 (5) 5．总结及心得体会 (7) 1．实验目的 根据Sample语言或者自定义的某种语言，设计该语言的编译前端。包括词法分析，语法分析、语义分析及中间代码生成部分。 2．实验内容及要求 （1）词法分析器 输入源程序，输出对应的token表，符号表和词法错误信息。按规则拼单词，并转换成二元形式；滤掉空白符，跳过注释、换行符及一些无用的符号；进行行列计数，用于指出出错的行列号，并复制出错部分；列表打印源程序；发现并定位词法错误； （2）语法分析器 输入token串，通过语法分析，寻找其中的语法错误。要求能实现Sample 语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while语句、do while语句等。 （3）语义分析和中间代码生成 输入token串，进行语义分析，修改符号表，寻找其中的语义错误，并生 成中间代码。要求能实现Sample语言或自定义语言中几种最常见的、基本的语法单位的分析：算术表达式、布尔表达式、赋值语句、if语句、for语句、while 语句、do while语句等。 实验要求：功能相对完善，有输入、输出描述，有测试数据，并介绍不足。3．实验方案设计 3.1 编译系统原理介绍 编译器逐行扫描高级语言程序源程序，编译的过程如下： (1).词法分析 识别关键字、字面量、标识符(变量名、数据名)、运算符、注释行(给人看的，一般不处理)、特殊符号(续行、语句结束、数组)等六类符号，分别归类等待处理。 (2).语法分析 一个语句看作一串记号(Token)流，由语法分析器进行处理。按照语言的文法检查判定是否是合乎语法的句子。如果是合法句子就以内部格式保存，否则报错。直至检查完整个程序。 (3).语义分析 语义分析器对各句子的语法做检查：运算符两边类型是否相兼容；该做哪些类型转换(例如，实数向整数赋值要"取整")；控制转移是否到不该去的地方；是 编译原理实验报告 课程：编译原理 系别：计算机系 班级：11网络 姓名：王佳明 学号：110912049 教师：刘老师 实验小组：第二组 1 实验一熟悉C程序开发环境、进行简单程序的调试 实验目的： 1、初步了解vc++6.0环境； 2、熟悉掌握调试c程序的步骤： 实验内容： 1、输入下列程序，练习Turbo C 程序的编辑、编译、运行。 #include 实验二词法分析器 一、实验目的： 设计、编制、调试一个词法分析子程序－识别单词，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求： 1.对给定的程序通过词法分析器弄够识别一个个单词符号，并以二元式(单词种别码，单词符号的属性值)显示。而本程序则是通过对给定路径的文件的分析后以单词符号和文字提示显示。 2.本程序自行规定： (1)关键字"begin","end","if","then","else","while","write","read", "do", "call","const","char","until","procedure","repeat" (2)运算符："+","-","*","/","=" (3)界符："{","}","[","]",";",",",".","(",")",":" (4)其他标记如字符串，表示以字母开头的标识符。 (5)空格、回车、换行符跳过。 在屏幕上显示如下： ( 1 , 无符号整数) ( begin , 关键字) ( if , 关键字) ( +, 运算符) ( ；, 界符) ( a , 普通标识符) 三、使用环境： Windows下的visual c++6.0; 四、调试程序： 1.举例说明文件位置：f：、、11.txt目标程序如下： begin x:=9 if x>0 then x:=x+1; while a:=0 do 3 词法分析器实验报告 一、实验目的 选择一种编程语言实现简单的词法分析程序，设计、编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。 二、实验要求 待分析的简单的词法 （1）关键字： begin if then while do end 所有的关键字都是小写。 （2）运算符和界符 ： = + - * / < <= <> > >= = ; ( ) # （3）其他单词是标识符（ID）和整型常数（SUM），通过以下正规式定义： ID = letter (letter | digit)* NUM = digit digit* （4）空格有空白、制表符和换行符组成。空格一般用来分隔ID、SUM、运算符、界符和关键字，词法分析阶段通常被忽略。 各种单词符号对应的种别码： 表各种单词符号对应的种别码 词法分析程序的功能： 输入：所给文法的源程序字符串。 输出：二元组（syn,token或sum）构成的序列。 其中：syn为单词种别码； token为存放的单词自身字符串； sum为整型常数。 例如：对源程序begin x:=9: if x>9 then x:=2*x+1/3; end #的源文件，经过词法分析后输出如下序列： (1,begin)(10,x)(18,:=)(11,9)(26,;)(2,if)…… 三、词法分析程序的算法思想： 算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根 据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。 主程序示意图： 主程序示意图如图3-1所示。其中初始包括以下两个方面： ⑴关键字表的初值。 关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下： Char *rwtab[6] = {“begin”, “if”, “then”, “while”, “do”, “end”,}; 图3-1 （2）程序中需要用到的主要变量为syn,token和sum 扫描子程序的算法思想： 首先设置3个变量：①token用来存放构成单词符号的字符串；②sum用来整型单词；③syn 用来存放单词符号的种别码。扫描子程序主要部分流程如图3-2所示。 实验一词法分析程序实现 一、实验目得与要求 通过编写与调试一个词法分析程序,掌握在对程序设计语言得源程序进行扫描得过程中,将字符流形式得源程序转化为一个由各类单词符号组成得流得词法分析方法 二、实验内容 基本实验题目：若某一程序设计语言中得单词包括五个关键字begｉｎ、end、if、then、elsｅ；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符与四个算术运算符，试构造能识别这些单词得词法分析程序（各类单词得分类码参见表Ｉ）。 表Ｉ语言中得各类单词符号及其分类码表 输入:由符合与不符合所规定得单词类别结构得各类单词组成得源程序文件。 输出：把所识别出得每一单词均按形如(CLASS，VＡLUE）得二元式形式输出,并将结果放到某个文件中。对于标识符与无符号常数，CＬASS字段为相应得类别码得助记符;V AL ＵＥ字段则就是该标识符、常数得具体值；对于关键字与运算符,采用一词一类得编码形式，仅需在二元式得CLASS字段上放置相应单词得类别码得助记符，V ALUE字段则为“空". 三、实现方法与环境 词法分析就是编译程序得第一个处理阶段，可以通过两种途径来构造词法分析程序.其一就是根据对语言中各类单词得某种描述或定义(如BＮF)，用手工得方式（例如可用Ｃ语言)构造词法分析程序。一般地,可以根据文法或状态转换图构造相应得状态矩阵,该状态矩阵连同控制程序一起便组成了编译器得词法分析程序;也可以根据文法或状态转换图直接编写词法分析程序。构造词法分析程序得另外一种途径就是所谓得词法分析程序得自动生成，即首先用正规式对语言中得各类单词符号进行词型描述,并分别指出在识别单词时,词法分析程 一、需求分析 1．从键盘中输入一个后缀表达式，该表达式包括加减乘除等操作符，以及正整数做诶操作数等。 2．需要利用堆栈来实现。 3．在Visual C++6.0界面操作。 问题描述： 读入一个后缀表达式，利用堆栈来计算该表达式的值，同时要校验后缀表达式是否正确。 测试数据用例 （1）输入：2 3 * 1 - # 输出：5 （2）输入：2 3 * 1 - * # 输出：表达式有误 （3）输入： 2 0 / 4 * # 输出：表达式有误 二、概要设计 抽象数据类型 为实现上述程序的功能，则以字符型数据存储用户的输入。若为数值，则用自定义函数将其转化为整形数据；若为操作符，则仍为字符型数据，以便计算出的结果。 算法的基本思想 根据题目要求，采用堆栈来实现。该算法的基本思想是运用自定义函数求解逆波兰表达式求值问题问题。 程序的流程 程序由三个模块组成： （1）输入模块：完成表达式的输入，存入栈S中。 （2）计算模块：利用自定义函数，计算逆波兰表达式的值。 （3）输出模块：屏幕上显示出最终计算结果。 三、详细设计 物理数据类型 程序中要求输入的表达式为任意的，但必须以#标志表达式输入的结束，只有正确的逆波兰表达式才能显示出最终计算结果。 算法的具体步骤 算法的具体步骤为： 建立一个名为s的栈。 将表达式的值一个个压入栈S中。在循环中，需要分类讨论：如果表达式中的值为“#”，则将#前的元素弹出栈中；如果表达式中的值为空格，那么继续压入，如果表达式中的值为0至9的字符，则要通过一个自定义的转换函数将其转换为int型数值；如果连续几个0至9的字符中间无空格隔开，则在计算中应将其还原为多位数；若表达式中的值为运算符，则要将栈S中所压入数值弹出栈，进行相应的计算后，再将结果压入栈中（值得注意的是，运算符是不入栈的）；除此之外的情况都归类为输入的表达式错误。 相应的入栈出栈及数值计算部分都由自定义函数来完成。 输入和输出的格式 输入 在字符界面上输入一个后缀表达式，其中两相邻操作数之间利用空格隔开。以“#”表示结束。 输出 如果该后缀表达式正确，那么在字符界面上输出其结果，计算结果小数点后面保留两位有效数字，如果不正确，请在字符界面上输出表达式错误提示。 四、调试分析 略。（已在老师面前调试） 五、测试结果 电子科技大学 实验报告 学生姓名：学号：指导教师： 实验地点：实验时间： 一、实验室名称：计算机学院软件工程实验室 二、实验项目名称：词法分析器的设计与实现 三、实验学时：4学时 四、实验原理 1.编译程序要求对高级语言编写的源程序进行分析和合成，生成目标程序。词法分析是对源程序进行的首次分析，实现词法分析的程序为词法分析程序。 2.词法分析的功能是从左到右逐个地扫描源程序字符串，按照词法规则识别出单词符号作为输出，对识别过程中发现的词法错误，输出相关信息。 3.状态转换图是有限有向图，是设计词法分析器的有效工具。 五、实验目的 通过设计词法分析器的实验，使同学们了解和掌握词法分析程序设计的原理及相应的程序设计方法，同时提高编程能力。 六、实验内容 实现求n！的极小语言的词法分析程序，返回二元式作为输出。 七、实验器材（设备、元器件） 1.操作系统：Windows XP 2.开发工具：VC6.0 3.普通PC即可 八、实验步骤 （1）启动VC6.0，创建空白工程项目。选择菜单中的“文件”->“新建”->“项目”，在弹出的对话框中，左边的“项目类型”框中，选择“Visual C++ 项目”，在右边框中，选择“空项目(.Net)”，在对话框下边，选择工程文件存放目录及输入名称，如Example1，单击“确定”。 （2）建立相应的单词符号与种别对照表； （3）根据状态转换图编写相应的处理函数； （4）完成词法分析器； （5）编译与调试以上程序； （6）生成相应的*.dyd文件，作为后面语法分析的输入文件。 九、实验数据及结果分析 可以对源程序进行词法分析，如果有错给出出错信息和所在行数，如果无错则生成二元式文件。 十、实验结论 本实验程序较好地完成了词法分析程序的设计与实现，能够对所给文法的程序进行词法分析，在没有词法错误的时候生成相应的二元式文件。该实验程序可一次性给出源程序中的词法错误。 十一、总结及心得体会 通过该实验，对词法分析程序的设计，以及运用C语言进行编程有了更深刻的理解，同时加深了自己对词法分析程序的原理的理解与掌握，提高了自己的动手能力。 十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议 程序设计合理，代码可进一步优化。 报告评分： 指导教师签字： (编译原理)逆波兰式算法的源代码 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 一.实验目的 1．深入理解算符优先分析法 2．掌握FirstVt和LastVt集合的求法有算符优先关系表的求法 3．掌握利用算符优先分析法完成中缀表达式到逆波兰式的转化 二.实验内容及要求 将非后缀式用来表示的算术表达式转换为用逆波兰式来表示的算术表达式，并计算用逆波兰式来表示的算术表达式的值。 程序输入/输出示例： 输出的格式如下： (1)逆波兰式的生成及计算程序，编制人：姓名，学号，班级 (2)输入一以#结束的中缀表达式(包括+—*/（）数字#)：在此位置输入符号串如(28+68)*2# (3)逆波兰式为：28&68+2* (4)逆波兰式28&68+2*计算结果为192 备注：(1)在生成的逆波兰式中如果两个数相连则用&分隔，如28和68，中间用&分隔；(2)在此位置输入符号串为用户自行输入的符号串。 注意：1.表达式中允许使用运算符（+-*/）、分割符（括号）、数字，结束符#； 2.如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息（该信息越详细越好）； 3.对学有余力的同学，测试用的表达式事先放在文本文件中，一行存放一个表达式，同时以 分号分割。同时将预期的输出结果写在另一个文本文件中，以便和输出进行对照； 三.实验过程 1、逆波兰式定义 将运算对象写在前面，而把运算符号写在后面。用这种表示法表示的表达式也称做后缀式。逆波兰式的特点在于运算对象顺序不变，运算符号位置反映运算顺序。采用逆波兰式可以很好的表示简单算术表达式，其优点在于易于计算机处理表达式。 2、产生逆波兰式的前提 中缀算术表达式 3、逆波兰式生成的实验设计思想及算法 《编译原理》实验报告软件131 陈万全132852 一、需求分析 通过对一个常用高级程序设计语言的简单语言子集编译系统中词法分析、语法分析、语义处理模块的设计、开发，掌握实际编译系统的核心结构、工作流程及其实现技术，获得分析、设计、实现编译程序等方面的实际操作能力，增强设计、编写和调试程序的能力。 通过开源编译器分析、编译过程可视化等扩展实验，促进学生增强复杂系统分析、设计和实现能力，鼓励学生创新意识和能力。 1、词法分析程序设计与实现 假定一种高级程序设计语言中的单词主要包括五个关键字begin、end、if、then、else；标识符；无符号常数；六种关系运算符；一个赋值符和四个算术运算符，试构造能识别这些单词的词法分析程序。 输入：由符合和不符合所规定的单词类别结构的各类单词组成的源程序文件。 输出：把所识别出的每一单词均按形如（CLASS，VALUE）的二元式形式输出，并将结果放到某个文件中。对于标识符和无符号常数，CLASS字段为相应的类别码的助记符；VALUE字段则是该标识符、常数的具体值；对于关键字和运算符，采用一词一类的编码形式，仅需在二元式的CLASS字段上放置相应单词的类别码的助记符，VALUE字段则为“空”。 2、语法分析程序设计与实现 选择对各种常见高级程序设计语言都较为通用的语法结构——算术表达式的 一个简化子集——作为分析对象，根据如下描述其语法结构的BNF定义G2[<算术表达式>]，任选一种学过的语法分析方法，针对运算对象为无符号常数和变量的四则运算，设计并实现一个语法分析程序。 G2[<算术表达式>]： <算术表达式>→<项> | <算术表达式>+<项> | <算术表达式>-<项> <项>→<因式>|<项>*<因式>|<项>/<因式> <因式>→<运算对象> | (<算术表达式>) 若将语法范畴<算术表达式>、<项>、<因式>和<运算对象>分别用E、T、F和i 代表，则G2可写成： G2[E]：E → T | E+T | E-T T → F | T*F | T/F F → i | (E) 输入：由实验一输出的单词串，例如：UCON，PL，UCON，MU，ID······输出：若输入源程序中的符号串是给定文法的句子，则输出“RIGHT”，并且给出每一步分析过程；若不是句子，即输入串有错误，则输出“ERROR”，并且显示分析至此所得的中间结果，如分析栈、符号栈中的信息等，以及必要的出错说明信息。 3、语义分析程序设计与实现 对文法G2[<算术表达式>]中的产生式添加语义处理子程序，完成运算对象是简单变量（标识符）和无符号数的四则运算的计值处理，将输入的四则运算转换为四元式形式的中间代码。 输入：包含测试用例（由标识符、无符号数和+、?、*、/、(、)构成的算术表达式）的源程序文件。 输出：将源程序转换为中间代码形式表示，并将中间代码序列输出到文件中。 若源程序中有错误，应指出错误信息 二、设计思路 1、词法分析程序设计与实现 1)单词分类 为了编程的实现。我们假定要编译的语言中，全部关键字都是保留字，程序员不得将它们作为源程序中的标识符；作了这些限制以后，就可以把关键字和标识符的识别统一进行处理。即每当开始识别一个单词时，若扫视到的第一个字符为字母，则把后续输入的字母或数字字符依次进行拼接，直至扫视到非字母、数字字符为止，以期获得一个尽可能长的字母数字字符串，然后以此字符串查所谓保留字表（此保留字表要事先造好），若查到此字符串，则取出相应的类别码；反之，则表明该字符串应为一标识符。(编译原理)逆波兰式算法的源代码
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