2025年編譯原理試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.編譯程序是對(duì)（）。A.匯編語(yǔ)言的翻譯B.高級(jí)語(yǔ)言的翻譯C.機(jī)器語(yǔ)言的執(zhí)行D.高級(jí)語(yǔ)言程序的解釋執(zhí)行答案：B。編譯程序的主要功能是將高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序翻譯成目標(biāo)機(jī)器的機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言程序。2.詞法分析器的輸出結(jié)果是（）。A.單詞的種別編碼B.單詞在符號(hào)表中的位置C.單詞的種別編碼和自身值D.單詞自身值答案：C。詞法分析器按從左到右的順序?qū)υ闯绦虻淖址鬟M(jìn)行掃描，依據(jù)詞法規(guī)則將其識(shí)別為一個(gè)個(gè)單詞，并輸出單詞的種別編碼和自身值。3.文法G所描述的語(yǔ)言是（）的集合。A.文法G的字母表V中所有符號(hào)組成的符號(hào)串B.文法G的字母表V的閉包V中的所有符號(hào)串C.由文法的開(kāi)始符號(hào)推出的所有終極符號(hào)串D.由文法的開(kāi)始符號(hào)推出的所有符號(hào)串答案：C。根據(jù)文法和語(yǔ)言的定義，文法G所描述的語(yǔ)言是由文法的開(kāi)始符號(hào)推出的所有終極符號(hào)串的集合。4.一個(gè)上下文無(wú)關(guān)文法G包括四個(gè)組成部分，它們是：一組非終結(jié)符，一組終結(jié)符，一個(gè)開(kāi)始符號(hào)，以及一組（）。A.句子B.句型C.單詞D.產(chǎn)生式答案：D。上下文無(wú)關(guān)文法G由非終結(jié)符集合、終結(jié)符集合、開(kāi)始符號(hào)和產(chǎn)生式集合這四個(gè)部分組成。5.若項(xiàng)目集Ik含有A→α·，則在狀態(tài)k時(shí)，僅當(dāng)面臨的輸入符號(hào)a∈FOLLOW(A)時(shí)，才采取“用產(chǎn)生式A→α進(jìn)行歸約”的動(dòng)作，這種沖突屬于（）。A.移進(jìn)-歸約沖突B.歸約-歸約沖突C.移進(jìn)-歸約和歸約-歸約沖突D.以上都不是答案：A。當(dāng)項(xiàng)目集Ik含有A→α·，僅在面臨輸入符號(hào)a∈FOLLOW(A)時(shí)用產(chǎn)生式A→α進(jìn)行歸約，這是移進(jìn)-歸約沖突的一種情況。6.代碼優(yōu)化的目的是（）。A.節(jié)省時(shí)間B.節(jié)省空間C.節(jié)省時(shí)間和空間D.把編譯程序進(jìn)行等價(jià)變換答案：C。代碼優(yōu)化的主要目的是對(duì)程序進(jìn)行等價(jià)變換，使提供的目標(biāo)代碼在時(shí)間和空間上更為高效，即節(jié)省時(shí)間和空間。7.間接三元式表示法的優(yōu)點(diǎn)是（）。A.采用間接碼表，便于優(yōu)化處理B.節(jié)省存儲(chǔ)空間，不便于表的修改C.便于優(yōu)化處理，節(jié)省存儲(chǔ)空間D.不便于表的修改，節(jié)省存儲(chǔ)空間答案：A。間接三元式通過(guò)間接碼表來(lái)引用三元式，這樣在進(jìn)行代碼優(yōu)化等處理時(shí)，只需修改間接碼表，便于優(yōu)化處理。8.下列選項(xiàng)中，不屬于編譯程序前端的是（）。A.詞法分析B.語(yǔ)法分析C.代碼提供D.語(yǔ)義分析答案：C。編譯程序的前端主要包括詞法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析和中間代碼提供，代碼提供屬于編譯程序的后端。9.有限自動(dòng)機(jī)能識(shí)別（）。A.上下文無(wú)關(guān)語(yǔ)言B.上下文有關(guān)語(yǔ)言C.正規(guī)語(yǔ)言D.短語(yǔ)文法提供的語(yǔ)言答案：C。有限自動(dòng)機(jī)是識(shí)別正規(guī)語(yǔ)言的有力工具，它能夠識(shí)別由正規(guī)式所描述的正規(guī)語(yǔ)言。10.若文法G定義的語(yǔ)言是無(wú)限集，則文法必然是（）。A.遞歸的B.前后文無(wú)關(guān)的C.二義性的D.無(wú)二義性的答案：A。如果文法G定義的語(yǔ)言是無(wú)限集，那么文法中必然存在遞歸產(chǎn)生式，因?yàn)橹挥羞f歸才能產(chǎn)生無(wú)限多個(gè)不同的符號(hào)串。二、填空題（每題2分，共20分）1.編譯過(guò)程通?？煞譃樵~法分析、語(yǔ)法分析、語(yǔ)義分析、________和代碼優(yōu)化、目標(biāo)代碼提供等階段。答案：中間代碼提供。編譯的基本過(guò)程包括上述幾個(gè)主要階段，中間代碼提供是連接語(yǔ)義分析和代碼優(yōu)化、目標(biāo)代碼提供的重要環(huán)節(jié)。2.設(shè)G是一個(gè)給定的文法，S是文法的開(kāi)始符號(hào)，如果S?x，則稱(chēng)x是文法G的________。答案：句型。根據(jù)句型的定義，若從文法的開(kāi)始符號(hào)S經(jīng)過(guò)若干步推導(dǎo)可以得到符號(hào)串x，則x是文法G的句型。3.已知文法G[S]：S→aA，A→bA|ε，則該文法提供的語(yǔ)言L(fǎng)(G[S])=________。答案：{ab?|n≥0}。從開(kāi)始符號(hào)S出發(fā)，S推導(dǎo)出aA，A可以推導(dǎo)出0個(gè)或多個(gè)b，所以提供的語(yǔ)言是由a后面跟0個(gè)或多個(gè)b組成的符號(hào)串集合。4.算符優(yōu)先分析法每次都是對(duì)________進(jìn)行歸約。答案：最左素短語(yǔ)。算符優(yōu)先分析法根據(jù)算符之間的優(yōu)先關(guān)系，每次都對(duì)最左素短語(yǔ)進(jìn)行歸約。5.一個(gè)LR(0)項(xiàng)目集中若存在“移進(jìn)”項(xiàng)目和“歸約”項(xiàng)目，則稱(chēng)該項(xiàng)目集存在________沖突。答案：移進(jìn)-歸約。LR(0)項(xiàng)目集中同時(shí)存在“移進(jìn)”項(xiàng)目和“歸約”項(xiàng)目時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生移進(jìn)-歸約沖突。6.中間代碼的形式主要有三元式、四元式和________等。答案：間接三元式。這是常見(jiàn)的中間代碼表示形式，不同的表示形式各有特點(diǎn)，適用于不同的編譯處理場(chǎng)景。7.代碼優(yōu)化按所涉及的程序范圍可分為局部?jī)?yōu)化、________和全局優(yōu)化。答案：循環(huán)優(yōu)化。代碼優(yōu)化根據(jù)作用范圍可分為局部?jī)?yōu)化、循環(huán)優(yōu)化和全局優(yōu)化，分別針對(duì)程序的不同部分進(jìn)行優(yōu)化。8.有限自動(dòng)機(jī)分為確定有限自動(dòng)機(jī)（DFA）和________（NFA）。答案：非確定有限自動(dòng)機(jī)。有限自動(dòng)機(jī)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的確定性可分為這兩種類(lèi)型，DFA的狀態(tài)轉(zhuǎn)移是唯一確定的，而NFA則允許有多個(gè)可能的轉(zhuǎn)移。9.對(duì)于文法G，若存在一個(gè)句子有兩棵不同的語(yǔ)法樹(shù)，則稱(chēng)該文法是________的。答案：二義性。二義性文法的特點(diǎn)就是存在一個(gè)句子有多種不同的推導(dǎo)過(guò)程，對(duì)應(yīng)著兩棵或多棵不同的語(yǔ)法樹(shù)。10.詞法分析基于________規(guī)則進(jìn)行，語(yǔ)法分析基于________規(guī)則進(jìn)行。答案：詞法；語(yǔ)法。詞法分析依據(jù)詞法規(guī)則將源程序的字符流識(shí)別為單詞，語(yǔ)法分析依據(jù)語(yǔ)法規(guī)則分析單詞序列的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。三、判斷題（每題2分，共10分）1.編譯程序和解釋程序的區(qū)別在于是否提供目標(biāo)代碼。（）答案：正確。編譯程序會(huì)將源程序翻譯成目標(biāo)代碼，而解釋程序則是邊解釋邊執(zhí)行源程序，不提供目標(biāo)代碼。2.一個(gè)文法的所有句型的集合就是該文法所描述的語(yǔ)言。（）答案：錯(cuò)誤。文法所描述的語(yǔ)言是由文法的開(kāi)始符號(hào)推出的所有終極符號(hào)串的集合，而句型可能包含非終結(jié)符，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。3.算符優(yōu)先分析方法是一種自頂向下的語(yǔ)法分析方法。（）答案：錯(cuò)誤。算符優(yōu)先分析方法是一種自底向上的語(yǔ)法分析方法，它通過(guò)算符之間的優(yōu)先關(guān)系進(jìn)行語(yǔ)法分析。4.一個(gè)正規(guī)式只能對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的有限自動(dòng)機(jī)。（）答案：錯(cuò)誤。一個(gè)正規(guī)式可以對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的有限自動(dòng)機(jī)，包括確定有限自動(dòng)機(jī)和非確定有限自動(dòng)機(jī)，并且可以通過(guò)一定的方法將非確定有限自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為確定有限自動(dòng)機(jī)。5.代碼優(yōu)化是對(duì)目標(biāo)代碼進(jìn)行優(yōu)化，與源程序和中間代碼無(wú)關(guān)。（）答案：錯(cuò)誤。代碼優(yōu)化可以在中間代碼階段進(jìn)行，也可以在目標(biāo)代碼階段進(jìn)行，而且優(yōu)化的依據(jù)和信息往往與源程序和中間代碼相關(guān)，所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述編譯程序的工作過(guò)程。答：編譯程序的工作過(guò)程通?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段：-詞法分析：詞法分析器按從左到右的順序?qū)υ闯绦虻淖址鬟M(jìn)行掃描，依據(jù)詞法規(guī)則將其識(shí)別為一個(gè)個(gè)單詞，并輸出單詞的種別編碼和自身值。例如，對(duì)于源程序“inta=10;”，詞法分析器會(huì)識(shí)別出“int”為關(guān)鍵字，“a”為標(biāo)識(shí)符，“=”為運(yùn)算符，“10”為常量等。-語(yǔ)法分析：語(yǔ)法分析器以詞法分析器輸出的單詞序列為輸入，依據(jù)語(yǔ)法規(guī)則分析單詞序列的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)，判斷其是否符合語(yǔ)法規(guī)則，并構(gòu)造出對(duì)應(yīng)的語(yǔ)法樹(shù)。例如，對(duì)于上述單詞序列，語(yǔ)法分析器會(huì)檢查其是否符合變量聲明和賦值語(yǔ)句的語(yǔ)法規(guī)則。-語(yǔ)義分析：語(yǔ)義分析器對(duì)語(yǔ)法樹(shù)進(jìn)行語(yǔ)義檢查和處理，收集類(lèi)型信息，進(jìn)行類(lèi)型檢查和轉(zhuǎn)換等。例如，檢查變量在使用前是否已經(jīng)聲明，賦值語(yǔ)句兩邊的類(lèi)型是否兼容等。-中間代碼提供：將源程序轉(zhuǎn)換為一種中間表示形式，如三元式、四元式等。中間代碼獨(dú)立于具體的目標(biāo)機(jī)器，便于進(jìn)行代碼優(yōu)化和目標(biāo)代碼提供。例如，對(duì)于賦值語(yǔ)句“a=b+c;”，可能會(huì)提供四元式“(+,b,c,t1);(=,t1,_,a)”。-代碼優(yōu)化：對(duì)中間代碼進(jìn)行等價(jià)變換，以提高目標(biāo)代碼的執(zhí)行效率和節(jié)省存儲(chǔ)空間。優(yōu)化可以在局部、循環(huán)或全局范圍內(nèi)進(jìn)行，例如常量傳播、刪除無(wú)用代碼等。-目標(biāo)代碼提供：將優(yōu)化后的中間代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)機(jī)器的機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言程序。目標(biāo)代碼提供需要考慮目標(biāo)機(jī)器的體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)等因素。2.什么是上下文無(wú)關(guān)文法？請(qǐng)舉例說(shuō)明。答：上下文無(wú)關(guān)文法（CFG）是一種形式文法，它由四個(gè)部分組成：一組非終結(jié)符（用大寫(xiě)字母表示）、一組終結(jié)符（用小寫(xiě)字母或其他符號(hào)表示）、一個(gè)開(kāi)始符號(hào)（屬于非終結(jié)符集合）和一組產(chǎn)生式。產(chǎn)生式的形式為A→α，其中A是非終結(jié)符，α是由非終結(jié)符和終結(jié)符組成的符號(hào)串。上下文無(wú)關(guān)文法的特點(diǎn)是，在進(jìn)行推導(dǎo)時(shí)，只考慮非終結(jié)符本身，而不考慮其上下文環(huán)境。例如，定義算術(shù)表達(dá)式的上下文無(wú)關(guān)文法G[S]：-非終結(jié)符集合：{S,E}-終結(jié)符集合：{+,,(,),i}-開(kāi)始符號(hào)：S-產(chǎn)生式：-S→E-E→E+E-E→EE-E→(E)-E→i這個(gè)文法可以用來(lái)描述由運(yùn)算符“+”、“”、括號(hào)“(”、“)”和標(biāo)識(shí)符“i”組成的算術(shù)表達(dá)式。例如，表達(dá)式“(i+i)i”可以通過(guò)該文法從開(kāi)始符號(hào)S推導(dǎo)得到：S?E?EE?(E)E?(E+E)E?(i+E)E?(i+i)i3.簡(jiǎn)述LR分析器的工作原理。答：LR分析器是一種自底向上的語(yǔ)法分析方法，其工作原理基于LR項(xiàng)目集規(guī)范族和LR分析表。-LR項(xiàng)目集規(guī)范族：項(xiàng)目是在產(chǎn)生式的右部某位置加一個(gè)圓點(diǎn)構(gòu)成的，例如A→α·β。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行閉包運(yùn)算和轉(zhuǎn)移運(yùn)算，可以構(gòu)造出LR項(xiàng)目集規(guī)范族。項(xiàng)目集規(guī)范族中的每個(gè)項(xiàng)目集代表了分析過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)。-LR分析表：包括動(dòng)作表（ACTION）和轉(zhuǎn)移表（GOTO）。動(dòng)作表規(guī)定了在當(dāng)前狀態(tài)下，面對(duì)不同的輸入符號(hào)應(yīng)采取的動(dòng)作，如移進(jìn)、歸約、接受或出錯(cuò)；轉(zhuǎn)移表規(guī)定了在當(dāng)前狀態(tài)下，當(dāng)遇到某個(gè)非終結(jié)符時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)移到的下一個(gè)狀態(tài)。-工作過(guò)程：-初始化：將初始狀態(tài)和輸入串的第一個(gè)符號(hào)壓入分析棧。-分析過(guò)程：根據(jù)當(dāng)前棧頂狀態(tài)和輸入符號(hào)，查ACTION表確定應(yīng)采取的動(dòng)作：-移進(jìn)：將輸入符號(hào)移進(jìn)棧頂，并將對(duì)應(yīng)的狀態(tài)壓入棧中。-歸約：根據(jù)產(chǎn)生式將棧頂?shù)姆?hào)串歸約為一個(gè)非終結(jié)符，同時(shí)修改棧中的狀態(tài)。歸約后，根據(jù)棧頂新的狀態(tài)和歸約得到的非終結(jié)符，查GOTO表確定轉(zhuǎn)移到的新?tīng)顟B(tài)，并將該狀態(tài)壓入棧中。-接受：表示分析成功，輸入串符合文法規(guī)則。-出錯(cuò)：表示輸入串不符合文法規(guī)則。-重復(fù)上述分析過(guò)程，直到棧中只剩下開(kāi)始符號(hào)和初始狀態(tài)，且輸入串全部處理完畢。五、綜合題（每題10分，共20分）1.已知文法G[S]：S→aAcBeA→bA→AbB→d（1）構(gòu)造該文法的FIRST集和FOLLOW集。（2）判斷該文法是否為L(zhǎng)L(1)文法。解：（1）-FIRST集：-FIRST(S)={a}，因?yàn)镾的產(chǎn)生式右部第一個(gè)符號(hào)是a。-FIRST(A)=，A的產(chǎn)生式右部第一個(gè)符號(hào)是b。-FIRST(B)=o0o6y6g，B的產(chǎn)生式右部第一個(gè)符號(hào)是d。-FOLLOW集：-FOLLOW(S)={}，表示輸入串的結(jié)束符。-FOLLOW(A)={c}，從S的產(chǎn)生式S→aAcBe可知，A的后面緊跟著c。-FOLLOW(B)={e}，從S的產(chǎn)生式S→aAcBe可知，B的后面緊跟著e。（2）判斷是否為L(zhǎng)L(1)文法：對(duì)于A的產(chǎn)生式A→b和A→Ab，計(jì)算SELECT集：-SELECT(A→b)=FIRST(b)=-SELECT(A→Ab)=FIRST(Ab)=因?yàn)镾ELECT(A→b)∩SELECT(A→Ab)=≠?，所以該文法不是LL(1)文法。2.對(duì)以下四元式序列進(jìn)行局部?jī)?yōu)化：(1)(=,a,_,t1)(2)(=,b,_,t2)(3)(+,t1,t2,t3)(4)(=,t3,_,t4)(5)(,t4,c,t5)(6)(=,t5,_,d)解：局部?jī)?yōu)化可以采用常量傳播、刪除無(wú)用代碼等方法。