2025年编译原理试卷及答案

2025年编译原理试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.编译程序是对（）。A.汇编语言的翻译B.高级语言的翻译C.机器语言的执行D.高级语言程序的解释执行答案：B。编译程序的主要功能是将高级语言编写的源程序翻译成目标机器的机器语言或汇编语言程序。2.词法分析器的输出结果是（）。A.单词的种别编码B.单词在符号表中的位置C.单词的种别编码和自身值D.单词自身值答案：C。词法分析器按从左到右的顺序对源程序的字符流进行扫描，依据词法规则将其识别为一个个单词，并输出单词的种别编码和自身值。3.文法G所描述的语言是（）的集合。A.文法G的字母表V中所有符号组成的符号串B.文法G的字母表V的闭包V中的所有符号串C.由文法的开始符号推出的所有终极符号串D.由文法的开始符号推出的所有符号串答案：C。根据文法和语言的定义，文法G所描述的语言是由文法的开始符号推出的所有终极符号串的集合。4.一个上下文无关文法G包括四个组成部分，它们是：一组非终结符，一组终结符，一个开始符号，以及一组（）。A.句子B.句型C.单词D.产生式答案：D。上下文无关文法G由非终结符集合、终结符集合、开始符号和产生式集合这四个部分组成。5.若项目集Ik含有A→α·，则在状态k时，仅当面临的输入符号a∈FOLLOW(A)时，才采取“用产生式A→α进行归约”的动作，这种冲突属于（）。A.移进-归约冲突B.归约-归约冲突C.移进-归约和归约-归约冲突D.以上都不是答案：A。当项目集Ik含有A→α·，仅在面临输入符号a∈FOLLOW(A)时用产生式A→α进行归约，这是移进-归约冲突的一种情况。6.代码优化的目的是（）。A.节省时间B.节省空间C.节省时间和空间D.把编译程序进行等价变换答案：C。代码优化的主要目的是对程序进行等价变换，使提供的目标代码在时间和空间上更为高效，即节省时间和空间。7.间接三元式表示法的优点是（）。A.采用间接码表，便于优化处理B.节省存储空间，不便于表的修改C.便于优化处理，节省存储空间D.不便于表的修改，节省存储空间答案：A。间接三元式通过间接码表来引用三元式，这样在进行代码优化等处理时，只需修改间接码表，便于优化处理。8.下列选项中，不属于编译程序前端的是（）。A.词法分析B.语法分析C.代码提供D.语义分析答案：C。编译程序的前端主要包括词法分析、语法分析、语义分析和中间代码提供，代码提供属于编译程序的后端。9.有限自动机能识别（）。A.上下文无关语言B.上下文有关语言C.正规语言D.短语文法提供的语言答案：C。有限自动机是识别正规语言的有力工具，它能够识别由正规式所描述的正规语言。10.若文法G定义的语言是无限集，则文法必然是（）。A.递归的B.前后文无关的C.二义性的D.无二义性的答案：A。如果文法G定义的语言是无限集，那么文法中必然存在递归产生式，因为只有递归才能产生无限多个不同的符号串。二、填空题（每题2分，共20分）1.编译过程通常可分为词法分析、语法分析、语义分析、________和代码优化、目标代码提供等阶段。答案：中间代码提供。编译的基本过程包括上述几个主要阶段，中间代码提供是连接语义分析和代码优化、目标代码提供的重要环节。2.设G是一个给定的文法，S是文法的开始符号，如果S⇒x，则称x是文法G的________。答案：句型。根据句型的定义，若从文法的开始符号S经过若干步推导可以得到符号串x，则x是文法G的句型。3.已知文法G[S]：S→aA，A→bA|ε，则该文法提供的语言L(G[S])=________。答案：{abⁿ|n≥0}。从开始符号S出发，S推导出aA，A可以推导出0个或多个b，所以提供的语言是由a后面跟0个或多个b组成的符号串集合。4.算符优先分析法每次都是对________进行归约。答案：最左素短语。算符优先分析法根据算符之间的优先关系，每次都对最左素短语进行归约。5.一个LR(0)项目集中若存在“移进”项目和“归约”项目，则称该项目集存在________冲突。答案：移进-归约。LR(0)项目集中同时存在“移进”项目和“归约”项目时，就会产生移进-归约冲突。6.中间代码的形式主要有三元式、四元式和________等。答案：间接三元式。这是常见的中间代码表示形式，不同的表示形式各有特点，适用于不同的编译处理场景。7.代码优化按所涉及的程序范围可分为局部优化、________和全局优化。答案：循环优化。代码优化根据作用范围可分为局部优化、循环优化和全局优化，分别针对程序的不同部分进行优化。8.有限自动机分为确定有限自动机（DFA）和________（NFA）。答案：非确定有限自动机。有限自动机根据状态转移的确定性可分为这两种类型，DFA的状态转移是唯一确定的，而NFA则允许有多个可能的转移。9.对于文法G，若存在一个句子有两棵不同的语法树，则称该文法是________的。答案：二义性。二义性文法的特点就是存在一个句子有多种不同的推导过程，对应着两棵或多棵不同的语法树。10.词法分析基于________规则进行，语法分析基于________规则进行。答案：词法；语法。词法分析依据词法规则将源程序的字符流识别为单词，语法分析依据语法规则分析单词序列的语法结构。三、判断题（每题2分，共10分）1.编译程序和解释程序的区别在于是否提供目标代码。（）答案：正确。编译程序会将源程序翻译成目标代码，而解释程序则是边解释边执行源程序，不提供目标代码。2.一个文法的所有句型的集合就是该文法所描述的语言。（）答案：错误。文法所描述的语言是由文法的开始符号推出的所有终极符号串的集合，而句型可能包含非终结符，所以该说法错误。3.算符优先分析方法是一种自顶向下的语法分析方法。（）答案：错误。算符优先分析方法是一种自底向上的语法分析方法，它通过算符之间的优先关系进行语法分析。4.一个正规式只能对应一个确定的有限自动机。（）答案：错误。一个正规式可以对应多个不同的有限自动机，包括确定有限自动机和非确定有限自动机，并且可以通过一定的方法将非确定有限自动机转换为确定有限自动机。5.代码优化是对目标代码进行优化，与源程序和中间代码无关。（）答案：错误。代码优化可以在中间代码阶段进行，也可以在目标代码阶段进行，而且优化的依据和信息往往与源程序和中间代码相关，所以该说法错误。四、简答题（每题10分，共30分）1.简述编译程序的工作过程。答：编译程序的工作过程通常可分为以下几个阶段：-词法分析：词法分析器按从左到右的顺序对源程序的字符流进行扫描，依据词法规则将其识别为一个个单词，并输出单词的种别编码和自身值。例如，对于源程序“inta=10;”，词法分析器会识别出“int”为关键字，“a”为标识符，“=”为运算符，“10”为常量等。-语法分析：语法分析器以词法分析器输出的单词序列为输入，依据语法规则分析单词序列的语法结构，判断其是否符合语法规则，并构造出对应的语法树。例如，对于上述单词序列，语法分析器会检查其是否符合变量声明和赋值语句的语法规则。-语义分析：语义分析器对语法树进行语义检查和处理，收集类型信息，进行类型检查和转换等。例如，检查变量在使用前是否已经声明，赋值语句两边的类型是否兼容等。-中间代码提供：将源程序转换为一种中间表示形式，如三元式、四元式等。中间代码独立于具体的目标机器，便于进行代码优化和目标代码提供。例如，对于赋值语句“a=b+c;”，可能会提供四元式“(+,b,c,t1);(=,t1,_,a)”。-代码优化：对中间代码进行等价变换，以提高目标代码的执行效率和节省存储空间。优化可以在局部、循环或全局范围内进行，例如常量传播、删除无用代码等。-目标代码提供：将优化后的中间代码转换为目标机器的机器语言或汇编语言程序。目标代码提供需要考虑目标机器的体系结构、指令系统等因素。2.什么是上下文无关文法？请举例说明。答：上下文无关文法（CFG）是一种形式文法，它由四个部分组成：一组非终结符（用大写字母表示）、一组终结符（用小写字母或其他符号表示）、一个开始符号（属于非终结符集合）和一组产生式。产生式的形式为A→α，其中A是非终结符，α是由非终结符和终结符组成的符号串。上下文无关文法的特点是，在进行推导时，只考虑非终结符本身，而不考虑其上下文环境。例如，定义算术表达式的上下文无关文法G[S]：-非终结符集合：{S,E}-终结符集合：{+,,(,),i}-开始符号：S-产生式：-S→E-E→E+E-E→EE-E→(E)-E→i这个文法可以用来描述由运算符“+”、“”、括号“(”、“)”和标识符“i”组成的算术表达式。例如，表达式“(i+i)i”可以通过该文法从开始符号S推导得到：S⇒E⇒EE⇒(E)E⇒(E+E)E⇒(i+E)E⇒(i+i)i3.简述LR分析器的工作原理。答：LR分析器是一种自底向上的语法分析方法，其工作原理基于LR项目集规范族和LR分析表。-LR项目集规范族：项目是在产生式的右部某位置加一个圆点构成的，例如A→α·β。通过对项目进行闭包运算和转移运算，可以构造出LR项目集规范族。项目集规范族中的每个项目集代表了分析过程中的一个状态。-LR分析表：包括动作表（ACTION）和转移表（GOTO）。动作表规定了在当前状态下，面对不同的输入符号应采取的动作，如移进、归约、接受或出错；转移表规定了在当前状态下，当遇到某个非终结符时，应转移到的下一个状态。-工作过程：-初始化：将初始状态和输入串的第一个符号压入分析栈。-分析过程：根据当前栈顶状态和输入符号，查ACTION表确定应采取的动作：-移进：将输入符号移进栈顶，并将对应的状态压入栈中。-归约：根据产生式将栈顶的符号串归约为一个非终结符，同时修改栈中的状态。归约后，根据栈顶新的状态和归约得到的非终结符，查GOTO表确定转移到的新状态，并将该状态压入栈中。-接受：表示分析成功，输入串符合文法规则。-出错：表示输入串不符合文法规则。-重复上述分析过程，直到栈中只剩下开始符号和初始状态，且输入串全部处理完毕。五、综合题（每题10分，共20分）1.已知文法G[S]：S→aAcBeA→bA→AbB→d（1）构造该文法的FIRST集和FOLLOW集。（2）判断该文法是否为LL(1)文法。解：（1）-FIRST集：-FIRST(S)={a}，因为S的产生式右部第一个符号是a。-FIRST(A)={b}，A的产生式右部第一个符号是b。-FIRST(B)={d}，B的产生式右部第一个符号是d。-FOLLOW集：-FOLLOW(S)={}，表示输入串的结束符。-FOLLOW(A)={c}，从S的产生式S→aAcBe可知，A的后面紧跟着c。-FOLLOW(B)={e}，从S的产生式S→aAcBe可知，B的后面紧跟着e。（2）判断是否为LL(1)文法：对于A的产生式A→b和A→Ab，计算SELECT集：-SELECT(A→b)=FIRST(b)={b}-SELECT(A→Ab)=FIRST(Ab)={b}因为SELECT(A→b)∩SELECT(A→Ab)={b}≠∅，所以该文法不是LL(1)文法。2.对以下四元式序列进行局部优化：(1)(=,a,_,t1)(2)(=,b,_,t2)(3)(+,t1,t2,t3)(4)(=,t3,_,t4)(5)(,t4,c,t5)(6)(=,t5,_,d)解：局部优化可以采用常量传播、删除无用代码等方法。