news 2026/2/8 16:04:01

**预测分析法** 是一种 **自顶向下** 的语法分析技术,常用于实现如 **LL(1)** 分析器

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张小明

前端开发工程师

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**预测分析法** 是一种 **自顶向下** 的语法分析技术,常用于实现如 **LL(1)** 分析器

预测分析法是一种自顶向下的语法分析技术,常用于实现如LL(1)分析器。其核心是使用一张预测分析表 M来指导分析过程。该表的行对应文法中的非终结符,列对应终结符(包括输入结束符#),表项M[A, a]表示当当前栈顶为非终结符 A 且输入符号为 a 时,应使用的产生式。

核心逻辑详解:

  • 对于一个产生式A → α
    • a ∈ FIRST(α),则将此产生式填入M[A, a]
    • 如果ε ∈ FIRST(α)(即 α 可推导出空串),那么对于所有b ∈ FOLLOW(A),也应将A → α填入M[A, b]
  • 这确保了即使 α 能推出空串,也能通过 FOLLOW 集进行正确的预测。

分析过程步骤:

  1. 初始化:将#和文法开始符号 S 压入分析栈。
  2. 循环执行以下操作直到栈为空或报错:
    • 比较栈顶符号 X 与当前输入符号 a:
      • 若 X 是终结符且与 a 相同,则弹出栈并读取下一个输入符号;
      • 若 X 是非终结符,则查预测分析表M[X, a]
        • 若有产生式,将 X 弹出,并将该产生式右部符号逆序压入栈;
        • 否则报错(语法错误)。
  3. 成功条件:输入扫描完毕,栈中仅剩#并已匹配。

示例中提到的文法 G[E] 的预测分析表正是基于上述规则构造,明确指出了在不同输入下应选择哪个产生式,从而实现无回溯的确定性分析。


自底向上语法分析(移进-归约)则是从输入串出发,逐步将其“归约”为文法的开始符号。

核心思想:

  • 使用一个符号栈。
  • 移进(Shift):将输入符号逐个压入栈。
  • 归约(Reduce):当栈顶出现某个产生式的右部(称为“可归约串”)时,用其左部非终结符替换。
  • 重复直至整个输入被归约为开始符号。

数学模型:下推自动机(PDA)

包含:

  • 一个状态栈(存储符号和状态),
  • 一个驱动程序(控制流程),
  • 一张分析表(指导移进/归约动作)。

常见实现方式:

  1. 算符优先分析器

    • 不是严格的规范归约。
    • 利用运算符之间的优先关系,识别“最左素短语”作为可归约串。
    • 适用于表达式分析,但适用文法范围有限。
  2. LR 分析器

    • 基于“句柄”识别(即最左直接短语),实现规范归约
    • 支持绝大多数上下文无关文法,包括大多数编程语言的语法结构。
    • 包括 SLR(1)、LR(1)、LALR(1) 等变种。
    • 工业级编译器(如 GCC、Clang)广泛采用 LALR(1) 或 LR(1) 分析器。

补充背景总结:

  • 预测分析法(LL 类)

    • 实现简单、直观,适合教学和小型语言。
    • 要求文法满足:无左递归、无左公因子、FIRST/FOLLOW 无冲突。
    • 分析效率高,但适应性弱。
  • 移进-归约法(LR 类)

    • 更强大,能处理几乎所有实用的上下文无关文法。
    • 构造复杂,需借助工具(如 Yacc/Bison)生成分析表。
    • 是现代编译器的标准选择。

两者共同构成编译器前端中语法分析阶段的核心技术路线。

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