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編譯原理其次版_張素琴_課后習(xí)題解答

第1章引論

第1題

解釋以下術(shù)語:(1)編譯程序(2)源程序(3)目標(biāo)程序

(4)編譯程序的前端(5)后端(6)遍

答案:

(1)編譯程序:假使源語言為高級(jí)語言,目標(biāo)語言為某臺(tái)計(jì)算機(jī)上的匯編語言或機(jī)器語

言,則此翻譯程序稱為編譯程序。

(2)源程序:源語言編寫的程序稱為源程序。

(3)目標(biāo)程序:目標(biāo)語言書寫的程序稱為目標(biāo)程序。

(4)編譯程序的前端:它由這樣一些階段組成:這些階段的工作主要依靠于源語言而與

目標(biāo)機(jī)無關(guān)。尋常前端包括詞法分析、語法分析、語義分析和中間代碼生成這些階段,某些優(yōu)化工作也可在前端做,也包括與前端每個(gè)階段相關(guān)的出錯(cuò)處理工作和符號(hào)表管理等工作。

(5)后端:指那些依靠于目標(biāo)機(jī)而一般不依靠源語言,只與中間代碼有關(guān)的那些階段,

即目標(biāo)代碼生成,以及相關(guān)出錯(cuò)處理和符號(hào)表操作。

(6)遍:是對(duì)源程序或其等價(jià)的中間語言程序從頭到尾掃視并完成規(guī)定任務(wù)的過程。

第2題

一個(gè)典型的編譯程序?qū)こS赡男┎糠纸M成?各部分的主要功能是什么?并畫出編譯程序的總體結(jié)構(gòu)圖。

答案:

一個(gè)典型的編譯程序?qū)こ0?個(gè)組成部分,它們是詞法分析程序、語法分析程序、語義分析程序、中間代碼生成程序、中間代碼優(yōu)化程序、目標(biāo)代碼生成程序、表格管理程序和錯(cuò)誤處理程序。其各部分的主要功能簡(jiǎn)述如下。

詞法分析程序:輸人源程序,拼單詞、檢查單詞和分析單詞,輸出單詞的機(jī)內(nèi)表達(dá)形式。語法分析程序:檢查源程序中存在的形式語法錯(cuò)誤,輸出錯(cuò)誤處理信息。語義分析程序:進(jìn)行語義檢查和分析語義信息,并把分析的結(jié)果保存到各類語義信息表中。

中間代碼生成程序:依照語義規(guī)則,將語法分析程序分析出的語法單位轉(zhuǎn)換成一定形式的中間語言代碼,如三元式或四元式。

中間代碼優(yōu)化程序:為了產(chǎn)生高質(zhì)量的目標(biāo)代碼,對(duì)中間代碼進(jìn)行等價(jià)變換處理。

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目標(biāo)代碼生成程序:將優(yōu)化后的中間代碼程序轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼程序。

表格管理程序:負(fù)責(zé)建立、填寫和查找等一系列表格工作。表格的作用是記錄源程序的

編譯的每個(gè)階段所需信息多數(shù)都從表格中讀取,產(chǎn)生的各類信息和編譯各階段的進(jìn)展?fàn)顩r,

中間結(jié)果都記錄在相應(yīng)的表格中。可以說整個(gè)編譯過程就是造表、查表的工作過程。需要指出的是,這里的“表格管理程序〞并不意味著它就是一個(gè)獨(dú)立的表格管理模塊,而是指編譯程序具有的表格管理功能。

錯(cuò)誤處理程序:處理和校正源程序中存在的詞法、語法和語義錯(cuò)誤。當(dāng)編譯程序發(fā)現(xiàn)源程序中的錯(cuò)誤時(shí),錯(cuò)誤處理程序負(fù)責(zé)報(bào)告出錯(cuò)的位置和錯(cuò)誤性質(zhì)等信息,同時(shí)對(duì)發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Uㄐ迯?fù)),目的是使編譯程序能夠繼續(xù)向下進(jìn)行分析和處理。

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注意:假使問編譯程序有哪些主要構(gòu)成成分,只要回復(fù)六部分就可以。假使搞不明白,就回復(fù)八部分。

第3題

何謂翻譯程序、編譯程序和解釋程序?它們?nèi)咧g有何種關(guān)系?

答案:

翻譯程序是指將用某種語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成另一種語言形式的程序的程序,如編譯程序和匯編程序等。

編譯程序是把用高級(jí)語言編寫的源程序轉(zhuǎn)換(加工)成與之等價(jià)的另一種用低級(jí)語言編寫的目標(biāo)程序的翻譯程序。

解釋程序是解釋、執(zhí)行高級(jí)語言源程序的程序。解釋方式一般分為兩種:一種方式是,源程序功能的實(shí)現(xiàn)完全由解釋程序承受和完成,即每讀出源程序的一條語句的第一個(gè)單詞,

該部分負(fù)責(zé)完成這條語句的功則依據(jù)這個(gè)單詞把控制轉(zhuǎn)移到實(shí)現(xiàn)這條語句功能的程序部分,

能的實(shí)現(xiàn),完成后返回到解釋程序的總控部分再讀人下一條語句繼續(xù)進(jìn)行解釋、執(zhí)行,如此反復(fù);另一種方式是,一邊翻譯一邊執(zhí)行,即每讀出源程序的一條語句,解釋程序就將其翻譯成一段機(jī)器指令并執(zhí)行之,然后再讀人下一條語句繼續(xù)進(jìn)行解釋、執(zhí)行,如此反復(fù)。無論

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(1)自編譯:用某一高級(jí)語言書寫其本身的編譯程序。

(2)交織編譯:A機(jī)器上的編譯程序能產(chǎn)生B機(jī)器上的目標(biāo)代碼。

(3)自展:首先確定一個(gè)十分簡(jiǎn)單的核心語言L0,用機(jī)器語言或匯編語言書寫出它的編譯,并用L0編寫L1的編譯程序T1,再把語程序T0,再把語言L0擴(kuò)展到L1,此時(shí)L0L1

言L1擴(kuò)展為L(zhǎng)2,有L1L2,并用L1編寫L2的編譯程序T2,……,如此逐步擴(kuò)展下去,類似滾雪球一樣,直到我們所要求的編譯程序。

(4)移植:將A機(jī)器上的某高級(jí)語言的編譯程序搬到B機(jī)器上運(yùn)行。

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是哪種方式,其加工結(jié)果都是源程序的執(zhí)行結(jié)果。目前好多解釋程序采取上述兩種方式的綜合實(shí)現(xiàn)方案,即先把源程序翻譯成較簡(jiǎn)單解釋執(zhí)行的某種中間代碼程序,然后集中解釋執(zhí)行中間代碼程序,最終得到運(yùn)行結(jié)果。

廣義上講,編譯程序和解釋程序都屬于翻譯程序,但它們的翻譯方式不同,解釋程序是邊翻譯(解釋)邊執(zhí)行,不產(chǎn)生目標(biāo)代碼,輸出源程序的運(yùn)行結(jié)果。而編譯程序只負(fù)責(zé)把源程序翻譯成目標(biāo)程序,輸出與源程序等價(jià)的目標(biāo)程序,而目標(biāo)程序的執(zhí)行任務(wù)由操作系統(tǒng)來完成,即只翻譯不執(zhí)行。

第4題

對(duì)以下錯(cuò)誤信息,請(qǐng)指出可能是編譯的哪個(gè)階段(詞法分析、語法分析、語義分析、代碼生成)報(bào)告的。

(1)else沒有匹配的if(2)數(shù)組下標(biāo)越界

(3)使用的函數(shù)沒有定義(4)在數(shù)中出現(xiàn)非數(shù)字字符

答案:

(1)語法分析(2)語義分析(3)語法分析(4)詞法分析

第5題

編譯程序大致有哪幾種開發(fā)技術(shù)?

答案:

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第6題

計(jì)算機(jī)執(zhí)行用高級(jí)語言編寫的程序有哪些途徑?它們之間的主要區(qū)別是什么?

答案:

計(jì)算機(jī)執(zhí)行用高級(jí)語言編寫的程序主要途徑有兩種,即解釋與編譯。像Basic之類的語言,屬于解釋型的高級(jí)語言。它們的特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)并不事先對(duì)高級(jí)語言進(jìn)行全盤翻譯,將其變?yōu)闄C(jī)器代碼,而是每讀入一條高級(jí)語句,就用解釋器將其翻譯為一條機(jī)器代碼,予以執(zhí)行,然后再讀入下一條高級(jí)語句,翻譯為機(jī)器代碼,再執(zhí)行,如此反復(fù)。

總而言之,是邊翻譯邊執(zhí)行。

像C,Pascal之類的語言,屬于編譯型的高級(jí)語言。它們的特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)事先對(duì)高級(jí)語言進(jìn)行全盤翻譯,將其全部變?yōu)闄C(jī)器代碼,再統(tǒng)一執(zhí)行,即先翻譯,后執(zhí)行。從速度上看,編譯型的高級(jí)語言比解釋型的高級(jí)語言更快。

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第2章PL/0編譯程序的實(shí)現(xiàn)

第1題

PL/0語言允許過程嵌套定義和遞歸調(diào)用,試問它的編譯程序如何解決運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)管理。

答案:

PL/0語言允許過程嵌套定義和遞歸調(diào)用,它的編譯程序在運(yùn)行時(shí)采用了棧式動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理。(數(shù)組CODE存放的只讀目標(biāo)程序,它在運(yùn)行時(shí)不改變。)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)區(qū)S是由解釋程序定義的一維整型數(shù)組,解釋執(zhí)行時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)空間S的管理遵循后進(jìn)先出規(guī)則,當(dāng)每個(gè)過程(包括主程序)被調(diào)用時(shí),才分派數(shù)據(jù)空間,退出過程時(shí),則所分派的數(shù)據(jù)空間被釋放。應(yīng)用動(dòng)態(tài)鏈和靜態(tài)鏈的方式分別解決遞歸調(diào)用和非局部變量的引用問題。

第2題

若PL/0編譯程序運(yùn)行時(shí)的存儲(chǔ)分派策略采用棧式動(dòng)態(tài)分派,并用動(dòng)態(tài)鏈和靜態(tài)鏈的方式分別解決遞歸調(diào)用和非局部變量的引用問題,試寫出以下程序執(zhí)行到賦值語句b∶=10時(shí)運(yùn)行棧的布局示意圖。varx,y;

procedurep;vara;

procedureq;varb;begin(q)b∶=10;end(q);procedures;varc,d;

procedurer;vare,f;begin(r)callq;end(r);begin(s)callr;end(s);begin(p)calls;

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end(p);begin(main)callp;end(main).

答案:

程序執(zhí)行到賦值語句b∶=10時(shí)運(yùn)行棧的布局示意圖為:

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第3題

寫出題2中當(dāng)程序編譯到r的過程體時(shí)的名字表table的內(nèi)容。

namekind

答案:

題2中當(dāng)程序編譯到r的過程體時(shí)的名字表table的內(nèi)容為:namekindlevel/valxvariableyvariablepprocedure

000

adrdxdx+1

size

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level/valadrsize

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過程p的入口(待填)5

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avariableqproceduresprocedurecvariabledvariablerprocedureevariablefvariable

11122233

dx

過程q的入口4

dxdxdxdx+1

過程s的入口(待填)5

過程r的入口5

注意:q和s是并列的過程,所以q定義的變量b被覆蓋。

第4題

指出棧頂指針T,最新活動(dòng)記錄基地址指針B,動(dòng)態(tài)鏈指針DL,靜態(tài)鏈指針SL與返回地址RA的用途。

答案:

棧頂指針T,最新活動(dòng)記錄基地址指針B,動(dòng)態(tài)鏈指針DL,靜態(tài)鏈指針SL與返回地址RA的用途說明如下:

T:棧頂寄放器T指出了當(dāng)前棧中最新分派的單元(T也是數(shù)組S的下標(biāo))。B:基址寄放器,指向每個(gè)過程被調(diào)用時(shí),在數(shù)據(jù)區(qū)S中給它分派的數(shù)據(jù)段起始地址,也稱基地址。

SL:靜態(tài)鏈,指向定義該過程的直接外過程(或主程序)運(yùn)行時(shí)最新數(shù)據(jù)段的基地址,用以引用非局部(包圍它的過程)變量時(shí),尋覓該變量的地址。

DL:動(dòng)態(tài)鏈,指向調(diào)用該過程前正在運(yùn)行過程的數(shù)據(jù)段基地址,用以過程執(zhí)行終止釋放數(shù)據(jù)空間時(shí),恢復(fù)調(diào)用該過程前運(yùn)行棧的狀態(tài)。

RA:返回地址,記錄調(diào)用該過程時(shí)目標(biāo)程序的斷點(diǎn),即調(diào)用過程指令的下一條指令的地址,用以過程執(zhí)行終止后返回調(diào)用過程時(shí)的下一條指令繼續(xù)執(zhí)行。

在每個(gè)過程被調(diào)用時(shí)在棧頂分派3個(gè)聯(lián)系單元,用以存放SL,DL,RA。

第5題

PL/0編譯程序所產(chǎn)生的目標(biāo)代碼是一種假想棧式計(jì)算機(jī)的匯編語言,請(qǐng)說明該匯編語言中以下指令各自的功能和所完成的操作。(1)INT0A(2)OPR00(3)CALLA答案:

PL/0編譯程序所產(chǎn)生的目標(biāo)代碼中有3條十分重要的特別指令,這3條指令在code中的位置和功能以及所完成的操作說明如下:

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INT0A

在過程目標(biāo)程序的入口處,開拓A個(gè)單元的數(shù)據(jù)段。A為局部變量的個(gè)數(shù)+3。OPR00

在過程目標(biāo)程序的出口處,釋放數(shù)據(jù)段(退棧),恢復(fù)調(diào)用該過程前正在運(yùn)行的過程的數(shù)據(jù)段基址寄放器B和棧頂寄放器T的值,并將返回地址送到指令地址寄放器P中,以使調(diào)用前的程序從斷點(diǎn)開始繼續(xù)執(zhí)行。CALLA

調(diào)用過程,完成填寫靜態(tài)鏈、動(dòng)態(tài)鏈、返回地址,給出被調(diào)用過程的基地址值,送入基址寄放器B中,目標(biāo)程序的入口地址A的值送指令地址寄放器P中,使指令從A開始執(zhí)行。第6題

給出對(duì)PL/0語言作如下功能擴(kuò)展時(shí)的語法圖和EBNF的語法描述。(1)擴(kuò)展條件語句的功能使其為:

if〈條件〉then〈語句〉[else〈語句〉](2)擴(kuò)展repeat語句為:

〈語句〉}until〈條件〉repeat〈語句〉{;

答案:

對(duì)PL/0語言作如下功能擴(kuò)展時(shí)的語法圖和EBNF的語法描述如下:

(1)擴(kuò)展條件語句的語法圖為:

(2)擴(kuò)展repeat語句的語法圖為:

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EBNF的語法描述為:〈條件語句〉::=if〈條件〉then〈語句〉[else〈語句〉]

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EBNF的語法描述為:〈重復(fù)語句〉::=repeat〈語句〉{;〈語句〉}until〈條件〉

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第3章文法和語言

第1題

文法G=({A,B,S},{a,b,c},P,S)其中P為:S→Ac|aBA→abB→bc

寫出L(G[S])的全部元素。

答案:

L(G[S])={abc}

第2題

文法G[N]為:N→D|ND

D→0|1|2|3|4|5|6|7|8|9G[N]的語言是什么?

答案:

G[N]的語言是V+。V={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}N=ND=NDD=NDDDD...D=DD

0開頭的非負(fù)整數(shù)?

第3題

為只包含數(shù)字、加號(hào)和減號(hào)的表達(dá)式,例如9-2+5,3-1,7等構(gòu)造一個(gè)文法。

G[S]:

S-S+D|S-D|D

第4題

已知文法G[Z]:Z→aZb|ab

寫出L(G[Z])的全部元素。

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答案:

nn

b|n=1}

第5題

寫一文法,使其語言是偶正整數(shù)的集合。要求:(1)允許0打頭;

(2)不允許0打頭。

答案:

(1)允許0E→NT|DT→NT|D

N→D|1|3|5|7|9D→0|2|4|6|8

(2)不允許0開頭的偶正整數(shù)集合的文法E→NT|DT→FT|GN→D|1|3|5|7|9D→2|4|6|8F→N|0G→D|0

第6題

已知文法G:

表達(dá)式::=項(xiàng)|表達(dá)式+項(xiàng)項(xiàng)::=因子|項(xiàng)*因子因子::=(表達(dá)式)|i

試給出下述表達(dá)式的推導(dǎo)及語法樹。(5)i+(i+i)(6)i+i*i

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答案:

=表達(dá)式+因子

=表達(dá)式+(表達(dá)式)

=表達(dá)式+(表達(dá)式+項(xiàng))=表達(dá)式+(表達(dá)式+因子)=表達(dá)式+(表達(dá)式+i)=表達(dá)式+(項(xiàng)+i)=表達(dá)式+(因子+i)=表達(dá)式+(i+i)=項(xiàng)+(i+i)=因子+(i+i)=i+(i+i)

(6)表達(dá)式

=表達(dá)式+項(xiàng)

=表達(dá)式+項(xiàng)*因子=表達(dá)式+項(xiàng)*i=表達(dá)式+因子*i=表達(dá)式+i*i=項(xiàng)+i*i=因子+i*i=i+i*i

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第7題

證明下述文法G[〈表達(dá)式〉]是二義的。

〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉〈表達(dá)式〉∷=a|(〈表達(dá)式〉)|〈表達(dá)式〉

〈運(yùn)算符〉∷=+|-|*|/

答案:

可為句子a+a*a構(gòu)造兩個(gè)不同的最右推導(dǎo):

〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉最右推導(dǎo)1〈表達(dá)式〉〈表達(dá)式〉

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉a

〈表達(dá)式〉*a

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉*a

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉a*a

〈表達(dá)式〉+a*a

a+a*a

〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉最右推導(dǎo)2〈表達(dá)式〉〈表達(dá)式〉

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉a

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉〈表達(dá)式〉*a

〈表達(dá)式〉〈運(yùn)算符〉a*a

〈表達(dá)式〉+a*a

a+a*a

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或者:

對(duì)輸入字符串a(chǎn)bc,能構(gòu)造兩棵不同的語法樹,所以它是二義的。

第9題

考慮下面上下文無關(guān)文法:S→SS*|SS+|a

(1)說明通過此文法如何生成串a(chǎn)a+a*

(2)G[S]的語言是什么?

答案:(1)此文法生成串a(chǎn)a+a*的最右推導(dǎo)如下

S=SS*=SS*=Sa*=SS+a*=Sa+a*=aa+a*

(2)該文法生成的語言是:*+的后綴表達(dá)式,即逆波蘭式。

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S

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案w

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第8題

文法G[S]為:S→Ac|aBA→abB→bc

該文法是否為二義的?為什么?

答案:

對(duì)于串a(chǎn)bc

(1)S=Ac=abc(2)S=aB=abc

即存在兩不同的最右推導(dǎo)。所以,該文法是二義的。

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此句型對(duì)應(yīng)語法樹如右,故為此文法一個(gè)句型?;蛘撸河捎诖嬖谕茖?dǎo)序列:E=E+T=E+T*F,所以E+T*F句型

此句型相對(duì)于E的短語有:E+T*F;相對(duì)于T的短語有T*F

直接短語為:T*F句柄為:T*F

第13題

一個(gè)上下文無關(guān)文法生成句子abbaa的推導(dǎo)樹如下:(1)給出串a(chǎn)bbaa最左推導(dǎo)、最右推導(dǎo)。

(2)該文法的產(chǎn)生式集合P(3)

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第10題

文法S→S(S)S|ε

(1)生成的語言是什么?

(2)該文法是二義的嗎?說明理由。

答案:

(1)嵌套的括號(hào)

(2)是二義的,由于對(duì)于()()可以構(gòu)造兩棵不同的語法樹。

第11題

令文法G[E]為:E→T|E+T|E-TT→F|T*F|T/FF→(E)|i

證明E+T*F

是它的一個(gè)句型,指出這個(gè)句型的所有短語、直接短語和句柄。

答案:

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答案:

(1)串a(chǎn)bbaa最左推導(dǎo):

最右推導(dǎo):

S=ABS=ABAa=ABaa=ASBBaa=ASBbaa=ASbbaa=Abbaa=abbaa

(2)產(chǎn)生式有:S→ABS|Aa|εA→aB→SBB|b

可能元素有:ε

(3)該句子的短語有:

aA是相對(duì)Sb是相對(duì)Bεbb是相對(duì)B的短語aa是相對(duì)S的短語aεbbaa是相對(duì)S的短語

直接短語有:aεb

句柄是:a

答案:(1)S→AAA→aAb|ε(2)

S→1S0|AA→0A1|ε(3)

S→0S0|1S1|ε

課后

第14題

給出生成下述語言的上下文無關(guān)文法:(1){anbnambm|n,m=0}(2){1n0m1m0n|n,m=0}

(3){WaWr|W屬于{0|a}*,Wr表示W(wǎng)的逆}

案網(wǎng)

w

ww

.k

hd

aw.

com

編譯原理其次版_張素琴_課后習(xí)題解答

第16題

給出生成下述語言的三型文法:

(1){an|n=0}

(2){anbm|n,m=1}(3){anbmck|n,m,k=0}

答案:

(1)S→aS|ε(2)

S→aAA→aA|BB→bB|b(3)

A→aA|BB→bB|CC→cC|ε

第17題

習(xí)題7和習(xí)題11中的文法等價(jià)嗎?

答案:

等價(jià)。

第18題

解釋以下術(shù)語和概念:(1)字母表

(2)串、字和句子

(3)語言、語法和語義答案:

(1)字母表:是一個(gè)非空有窮集合。

(2)串:符號(hào)的有窮序列。

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