软件设计师必备——编译原理·文法

最近的软考，我看视频的过程中！发现有很多内容是在自考的过程中已经接触过得，且占到了80%的比例！但是有一部分内容，是我比较陌生的部分，需要研究研究，在这里，将我研究的内容整理分享给大家！

编译原理：

首先，我第一眼看到他的时候，觉得这是个特神秘的科学知识！里面应该有很多难点，但是，我的愿望达到了，前两次看书都有点云里雾里的感觉，但是随着接触的深入，视频，书籍，网络三方面的共同攻击下，这个神秘的东西，变得不神秘了！

编程语言的发展，我们不过多介绍，想了解的，可以去看这个网站“编程语言发展历史”，我们都明白到今天我们使用java这个第三代编程语言，可以使用人类熟悉的思维方式编程，中间我们走过了很多，而编译原理，我们可以这么简单理解：

最早的没有现在意义上的编译器，以前人们直接面对计算机编码，是靠打孔器打纸带编程。大型机靠读纸带执行程序。

由于机器语言由0、1组成，难以阅读。所以在机器语言的基础上开发了汇编语言。由于汇编语言还是很难使用，所以开发出高级语言。也可以预见，第一个高级语言编译器是由汇编语言编写的。

而编译恰恰是这个过程的逆过程，我们看一张表：



这就是编译原理的基本过程，中间码就是近似的汇编语言，而目标程序就是机器可识别的0和1

文法：

就像我们写博客一样，我们写出来的东西要想共同交流，必须按照一定的格式去写，我用英语的格式写没有学过英语的人，就像看天书一样，汇编中的文法，和此类似，我们要按照一定的规则进行词法分析和语法分析，而其中的依据之一就是今天的主角文法！

我们知道，代码到0和1之前，基本上都是一些字符组成的有意义的语句，而编译就是将他们一步步拆解成计算机能理解的语句的过程，这里就衍生出一个概念，就是终结符合非终结符！

终结符：在程序中已经不可拆解，语句的含义到此为止，表现形式：字母小写

非终结符：在程序中还可以可拆解，语句包含多重意思，表现形式：字母大写

而我们将文法分级，就是为了让计算机判断，我们的语句分解到什么程度了，或者他是个什么结构的语句

0型文法

设G={VT,VN,S,P}，如果它的每个产生式α→β是这样一种结构：α∈(VT∪VN)* 且至少含有一个非终结符，而β∈(VT∪VN)*，则G是一个0型文法。0型文法也称短语文法。一个非常重要的理论结果是：0型文法的能力相当于图灵机(Turing)。或者说，任何0型文语言都是递归可枚举的，反之，递归可枚举集必定是一个0型语言。0型文法是这几类文法中限制最少的一个，所以一般见到的至少是0型文法。

1型文法

1型文法也叫上下文有关文法，此文法对应于线性有界自动机。它是在0型文法的基础上每一个α→β，都有|β|>=|α|。这里的|β|表示的是β的长度。

注意：虽然要求|β|>=|α|，但有一特例：α→ε也满足1型文法。

如有A->Ba则|β|=2,|α|=1符合1型文法要求。反之,如aA->a，则不符合1型文法。

2型文法

2型文法也叫上下文无关文法，它对应于下推自动机。2型文法是在1型文法的基础上，再满足：每一个α→β都有α是非终结符。如A->Ba，符合2型文法要求。

如Ab->Bab虽然符合1型文法要求,但不符合2型文法要求，因为其α=Ab，而Ab不是一个非终结符。

3型文法

3型文法也叫正规文法，它对应于有限状态自动机。它是在2型文法的基础上满足：A→α|αB（右线性）或A→α|Bα（左线性）。

如有：A->a,A->aB,B->a,B->cB，则符合3型文法的要求。但如果推导为:A->ab,A->aB,B->a,B->cB或推导为：A->a,A->Ba,B->a,B->cB则不符合3型方法的要求了。具体的 说，例子A->ab,A->aB,B->a,B->cB中的A->ab不符合3型文法的定义,如果把后面的ab,改成“一个非终结符＋一个终结符”的形式(即为aB)就对了。例子A->a,A->Ba,B->a,B->cB中如果把B->cB改为B->Bc的形式就对了，因为A→α|αB(右线性)和A→α|Bα(左线性)两套规则不能同时出现在一个语法中，只能完全满足其中的一个，才能算3型文法。

补充：0型文法包含1,型文法，1型文法包含2,型文法，2型文法包含3型文法

总结

文法和我们已经解除的知识，其实还是有很多联系的，比如我们没学一门语言，我们发现，基础的内容都大同小异，不同的只是书写代码的格式不同，我们称之为语法，而我们判断这是java写的代码还是c#写的代码，有时候有些困难，而文法就是规定一系列的格式，只要是这个格式组成的，就是java写的代码，这么说，编译的文法，是一种标准，按照标准来的，就是我们要求的东西！这么说，是不是很好理解了呢？