
【計】 operator priority order language
在計算機科學領域,"算符優先順序語言"(Operator Precedence Language)特指一類可通過算符優先文法(Operator Precedence Grammar)描述的上下文無關語言。其核心在于利用運算符(算符)之間的優先關系(precedence)和結合性(associativity)來無歧義地确定表達式的語法結構,而無需依賴複雜的語法分析樹。以下是詳細解釋:
算符優先文法 (Operator Precedence Grammar)
一種上下文無關文法,其産生式右端不包含兩個相鄰的非終結符(即形式為 ...A B...
,其中 A、B 為非終結符),且運算符之間可定義以下三種優先關系:
來源:Aho, Sethi, Ullman. "Compilers: Principles, Techniques, and Tools" (龍書)
優先關系表 (Precedence Relation Table)
通過二維矩陣定義所有運算符對的優先關系,是算符優先分析器的核心數據結構。例如:
| + | * | $
--+---+---+---
+ | > | < | >
* | > | > | >
$ | < | < | ($ 為語句邊界符)
來源:Parsing Techniques: A Practical Guide (Grune, Jacobs)
語法結構依賴優先級
表達式 a + b c
被解析為 a + (b c)
,因 優先級高于
+
,而非 (a + b) c
。
來源:Modern Compiler Implementation in C (Appel)
結合性解決同級優先級歧義
a + b + c → (a + b) + c
)a ^ b ^ c → a ^ (b ^ c)
)
來源:Engineering a Compiler (Cooper, Torczon)
局限性
無法處理所有上下文無關語言(如嵌套括號需擴展為"簡單優先文法")。
來源:The Theory of Parsing, Translation, and Compiling (Aho, Ullman)
步驟
$
)<
或 =
當前符:移進(shift)>
當前符:規約(reduce)來源:Compilers: Principles and Practice (Parag H. Dave)
*示例分析 `id + id id** | 棧 | 輸入| 動作 | |----------|-------------|------------| | $| id+id*id$| 移進 id| | $id| +id*id$ | 移進 + | | $id+ | id*id$| 移進 id| | $id+id | *id$| 因
+ < ` 移進 |
| $id+id| id$ | 移進 id|
| $id+idid| $ | 因 * > $
規約 id
→ E |
| $id+idE | $ | 規約 `idE→ E | | $id+E| $ | 規約
id+E` → E |
來源:Design of Compilers (Tremblay, Sorenson)
早期編譯器設計
如 FORTRAN 和 ALGOL 的表達式解析。
來源:History of Programming Languages (ACM SIGPLAN)
快速語法分析器
適用于嵌入式系統等資源受限環境,因算法簡單高效。
來源:Embedded Software Development with C (Labrosse)
文法類型 | 表達能力 | 分析複雜度 |
---|---|---|
算符優先文法 | 中等(僅表達式類) | O(n) |
LR(k) 文法 | 強(幾乎所有CFG) | O(n) |
LL(k) 文法 | 中等 | O(n) |
來源:Comparative Study of Parsing Algorithms (ResearchGate)
經典算符優先語言示例:
a = b + c * d;// * 優先級高于 +
x = y ^ z ^ w;// ^ 右結合(若定義為右結合)
注:實際語言(如C、Java)使用更複雜的混合文法,但表達式部分遵循算符優先規則。
“算符優先順序語言”這一表述可能涉及兩個相關但不同的概念:編程語言中的運算符優先級和形式語言理論中的算符優先文法。以下是詳細解釋:
在編程語言中,運算符優先級定義了表達式中不同運算符的執行順序。例如,在數學表達式 3 + 5 * 2
中,乘法優先級高于加法,因此先計算 5 * 2
,再計算 3 + 10
,結果為 13
。
=
)通常右結合。a + b * c
→ 先乘後加。x = y = 0
→ 右結合,等價于 x = (y = 0)
。在編譯原理中,算符優先文法(Operator Precedence Grammar)是一種用于解析表達式的上下文無關文法。它通過定義運算符之間的優先級和結合性,簡化語法分析過程。
+
, *
)和界限符(如括號)賦予優先級關系(如 <
, =
, >
)。a + b * c
的解析樹會先構建 b * c
,再與 a
相加。方面 | 運算符優先級 | 算符優先文法 |
---|---|---|
領域 | 編程語言設計 | 形式語言與編譯器設計 |
目的 | 規定表達式計算順序 | 提供表達式解析的語法規則 |
實現方式 | 語言規範中定義優先級表 | 通過優先級關系構建語法分析器 |
if (a & b == c)
可能因優先級問題産生歧義。若需進一步探讨具體編程語言的優先級規則或算符優先文法的數學定義,可提供更具體的方向。
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