编译原理：LL(1)文法判定与TOGAF 9.1基础

"本文档主要介绍了编译原理的相关知识，并以TOGAF 9.1 Foundation中文试题中的LL(1)文法判定算法为例进行阐述。课程由姜守旭博士主讲，旨在让学生深入理解编译器的原理、设计和实践，提升计算思维能力，以及对软件系统设计的全局观念。" 在编译原理中，LL(1)文法是一种前向分析的左到右文法，适用于自顶向下的解析策略。LL(1)意味着从左到右扫描输入，使用一个预测分析表（最多向前看一个符号）来决定下一步的解析动作。这种文法对于编译器设计至关重要，因为它允许高效地构建解析器。 LL(1)文法的判定是通过计算FIRST集和FOLLOW集来进行的。在提供的算法4.3中，计算FIRST(α)的步骤如下： 1. 首先计算X1的FIRST集，X1是α的第一个非终结符。 2. 将X1的FIRST集减去ε（空字符），作为FIRST(α)的初始值。因为LL(1)文法不接受以ε开始的产生式。 3. 初始化计数器k为1。 4. 当ε在Xk的FIRST集中，并且k小于n（即α的长度）时，执行循环。将Xk+1的FIRST集减去ε并合并到FIRST(α)中，然后将k递增1。 5. 如果在循环结束时，ε仍然在Xk的FIRST集中，并且k等于n，这意味着α可能以ε结束，此时将ε添加到FIRST(α)中。 这个过程有助于确定文法是否是LL(1)的，即是否存在冲突，即对于某个非终结符，存在多个不同的后续符号预测。在编译器设计中，避免这些冲突是构建有效解析器的关键。 课程还强调了编译原理的普遍意义，它不仅是技术基础，而且是计算机科学家研究生涯中反复使用的工具。通过学习编译原理，学生可以更深入地理解程序设计语言，体验自动计算的乐趣，并提升抽象思维和逻辑思维能力。课程涵盖了语言描述、设计、应用以及相关的理论和实践，要求学生具备高级程序设计语言、数据结构与算法、形式语言与自动机等基础知识。 此外，该课程也旨在培养学生的系统设计能力，理解算法和系统设计在系统级别上的重要性，以及如何在局部优化和全局优化之间取得平衡。通过对复杂数据结构的设计和操纵，学生将能够更好地应对软件开发中的挑战。编译原理是计算机科学教育中一个重要的组成部分，它综合了多门相关课程的知识，如高级程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理等，帮助学生形成全面的计算视角。