Linguagem e Gramática

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Linguagem e Gramática

• Como definir uma linguagem em computação?

• Temos que saber o que é:

• Alfabeto

• Palavra

• Gramática

Paradigmas de Programação – Prof. MSc. Isaac Bezerra de Oliveira. 111

Linguagem e Gramática

•

Alfabeto

• Conjunto finito de símbolos ou caracteres

• Exemplo:

• = {a, b, c ...z; A,B,C...Z}

• = Ø

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Linguagem e Gramática

•

Palavra

• Cadeia de caracteres ou sentenças sobre um alfabeto.

• Sequência finita de símbolos justaposto

• Exemplo:

• Imagine o alfabeto

•= {a, b, c}

• Teríamos:

•aa

•ab

•abb

•acb

The Compiling Process

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Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

• Em termos conceituais analisador léxico é a parte de um compilador responsável por reconhecer os grupos de caracteres.

• Características dos analisadores léxicos

• É a primeira parte de um compilador;

• Tem a função de reconhecer os grupos de caracteres reservador

• Aponta erros na morfologia do token definido

Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

• Também denominado de scanner, porque varre o arquivo de entrada eliminando comentários e caracteres indesejáveis ao agrupar caracteres com um papel bem definido.

• Papel do analisador léxico: ler o arquivo fonte em busca de unidades significativas (os tokens) instanciadas por lexemas ou átomos.

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Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

• A separação da análise léxica da análise sintática facilita o projeto e torna o compilador mais eficiente e portável.

• Um analisador léxico executa tarefas como:

• 1. contar as linhas de um programa

• 2. eliminar comentários

• 3. contar a quantidade de caracteres de um arquivo

• 4. tratar espaços

Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

• Tokens – são padrões de caracteres com um significado específico em um código fonte. Definida por um alfabeto e um conjunto de definições regulares.

• Lexemas – são ocorrências de um token em um código fonte, também são chamados de átomos por alguns autores

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Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

Token Padrões Lexemas

if Caracteres i, f If

id Letras seguidas de letras e dígitos pi, nome, av1 number Qualquer constante numérica 10, 6.876,

6.32e10

literal Qualquer coisa entre “ “ “ texto” “exemplo”

comparação < ou > ou <= ou >= ou == ou != <=, !=

else Caracteres e,l,s,e else

Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

•

Identifica

• Palavras reservadas

• Identificadores

• Operadores

• Símbolos especiais

• Constantes Numéricas

• Constante de Caracteres (Literais)

• Os componentes léxicos são os símbolos terminais de uma gramática

• Quando ele encontra um caractere que não faz parte do alfabeto da linguagem ele gera um erro.

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Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

•

Erros Léxicos

• Há duas possibilidades para ocorrer desses erros:

• O caractere não faz parte do alfabeto da linguagem

• Ex.:

α β ∞ ÷

• O usuário utilizou um caractere de forma indevida

• Correto if (x>10) then x + 10;

• Errado fi (x>10) then x + 10;

•

Analisador Léxico

•

Exemplo:

• X := Y + 100

Id Cod_Atrib Id Cod_Mais CTNum

X := Y + 100

Analisador Léxico

Tokens Lexemas

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Analisador Léxico

•

Analisador Léxico

•

Formas de Recuperação de Erro

• Remover caractere estranho;

• Inserir caractere que faltam;

• Substituir caractere incorreto por correto;

• Trocar dois caracteres adjacentes.

The Compiling Process

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Analisador Sintático

•

Analisador Sintático

• Analisa a estrutura de frases do programa

• Também chamado de Parser

• Recebe uma sequência de tokens do analisador léxico e determina se a string pode ser gerada através da gramática da linguagem fonte.

• É esperado que ele reporte os erros de uma maneira inteligível

• Deve se recuperar de erros comuns, continuando a processar a entrada

Linguagem e Gramática

• Como definir uma linguagem em computação?

• Temos que saber o que é:

• Alfabeto

• Palavra

• Gramática

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Linguagem e Gramática

•

Gramática

•

Etimologia da palavra gra·má·ti·ca substantivo feminino

• 1. Estudo e tratado dos fatos de uma língua e das leis que a regem

• 2. Livro em que se acham expostas as regras da linguagem.

• Exemplo da Língua Português

• “ME DIGA UM NEGÓCIO!”;

• “ME FAÇA UM FAVOR!”;

• “ME AJUDE AQUI!”

• “VOCÊ OU VOCE”

• “VOCÊ NÃO QUER JANTAR? OU VOCÊ NÃO QUER JANTAR”

Linguagem e Gramática

•

Gramática

•

Etimologia da palavra gra·má·ti·ca substantivo feminino

• 1. Estudo e tratado dos fatos de uma língua e das leis que a regem

• 2. Livro em que se acham expostas as regras da linguagem.

• Exemplo da Língua Português

• “ME DIGA UM NEGÓCIO!”;

• “ME FAÇA UM FAVOR!”;

• “ME AJUDE AQUI!”

• “VOCÊ”

• “VOCÊ NÃO QUER JANTAR?

NÃO SE INICIA FRASE COM PRONOME OBLÍQUO, ou seja,

dizer/escrever:

DIGA-ME…;

FAÇA-ME…;

AJUDE-ME…;

DÊ-ME…

GRAMÁTICA

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Linguagem e Gramática

•

Gramática

• gramática generativa

[Linguística] Gramática formal capaz de gerar o conjunto infinito das frases de uma língua por meio de um conjunto finito de regras.

•

Gramática Livre de Contexto ou GLC

Linguagem e Gramática

•

Gramática formal

• Gramática livre-do-contexto (GLC) é uma gramática formal em que cada regra de produção é da forma

V → w

• onde V é um único símbolo não-terminal(Variável),

• e w é uma cadeia de terminais e/ou variáveis (w pode ser a cadeia vazia).

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Linguagem e Gramática

•

Gramáticas livres de contexto

• Desenvolvido por Noam Chomsky no meio dos anos 1950

• Geradores de linguagem, feitos para descrever a sintaxe de linguagens naturais

• Define uma classe de linguagens chamadas de livres de contexto

•

Forma de Backus-Naur (1959)

• Inventada por John Backus para descrever o Algol 58

• BNF é equivalente às gramáticas livres de contexto

Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• Define um conjunto de regras de formação de cadeias em uma linguagem.

• G = (V,T,P,S)

• V = Conjunto de Símbolos Não Terminais;

• T = Conjunto de Símbolos Terminais;

• P = Conjunto de Regras de Produção;

• S = Símbolo Inicial.

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Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• G = (V,T,P,S)

• Onde:

• G é a gramatica ao qual deseja-se definir.

• Uma gramática é definida formalmente por uma quadrupla ordenada.

• Uma gramática formal é frequentemente chamada de um sistema de cadeia reescrito ou uma gramática irrestrita na literatura

Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• G – (V,T,P,S) 1º Elemento da Quadrupla

• V = Conjunto de Símbolos Não Terminais;

• Símbolos não-terminais, ou simplesmente não-terminais, são os símbolos que podem ser substituídos; portanto existem cadeias compostas por uma combinação de terminais e não-terminais símbolos.

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Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• G – (V,T,P,S) – 2º Elemento da Quadrupla

• T = Conjunto de Símbolos Terminais;

• Símbolos terminais são caracteres literais que podem aparecer nas entradas ou saídas das regras de produção de uma gramática formal e não podem ser quebradas em unidades "menores“.

• "símbolos terminais" e "token e lexemas" são frequentemente tratados como sinônimos.

• São símbolos elementares da linguagem definida por uma gramática formal.

Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• G = (V,T,P,S) – 3º Elemento da Quadrupla

• P = Conjunto de Regras de Produção;

• É conjunto finito de pares denominados regras de produção (ou regras gramaticais) que relacionam os símbolos terminais e não-terminais;

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Linguagem e Gramática

•

Linguagem formal livre de contexto (GLC);

• G = (V,T,P,S) – 4º Elemento da Quadrupla

• S = Símbolo Inicial.

• É o símbolo inicial da gramática pertencente aos não-terminais, a partir do qual as sentenças de uma linguagem podem ser geradas.

Linguagem e Gramática

•

Exemplo de (GLC);

• G = ( V, T, P, S)

• G = ({S,R}, {0,1}, P, S)

• P = { S 0S, S 1R, R 1R, R Ø }

V = Conjunto de Símbolos Não Terminais;

T = Conjunto de Símbolos Terminais;

P = Conjunto de Regras de Produção;

S = Símbolo Inicial.

Exemplo: Escrever as palavras 00111 e 11101 BNF

Exemplo: 011 S  0S | 1R

R 

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Fundamentos de BNF

•

Em BNF, abstrações são usadas para representar classes de estruturas sintáticas – elas agem como variáveis sintáticas (também chamadas de símbolos não terminais, ou simplesmente não terminais)

•

Uma regra tem um lado esquerdo (LHS), que é um não terminal, e um lado direito (RHS), que é uma cadeia de terminais e não terminais

• Exemplos das regras de BNF:

Lado Esquerdo LHS  Lado Direito RHS

<ident_list> → identifier | identifier, <ident_list>

<if_stmt> → if <logic_expr> then <stmt>

Fundamentos de BNF

•

BNF é equivalente a gramáticas livre de contexto

•

BNF é uma metalinguagem usada para descrever outras linguagens

•

Em BNF, abstrações são usadas para representar classes de estruturas sintáticas

•

Agem como variáveis sintáticas (também chamadas de

símbolos não-terminais)

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Fundamentos de BNF

•

Não-terminais: BNF abstrações

•

Terminais: lexemas e tokens

•

Gramática: uma coleção de regras

•

Exemplos de regras BNF:

<ident_list> → identifier | identifier, <ident_list>

<if_stmt> → if <logic_expr> then <stmt>

Abstrações

Regras de BNF

•

Uma abstração (ou símbolo não terminal) pode ter mais de um RHS

<stmt>  <single_stmt> | begin <stmt_list> end

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Uma Gramática de Atribuições Simples

• Exemplo:

• A = B * ( A+ C)

Derivação

•

Uma derivação é a aplicação de regras repetidas vezes, começando com um símbolo inicial e finalizando com uma sentença formada de símbolos terminais

BNF

•

Exemplo:

•

A = B * ( A+ C)

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Derivação

•

Uma derivação é a aplicação de regras repetidas vezes, começando com um símbolo inicial e finalizando com uma sentença formada de símbolos terminais

• Exemplo:

• A = B * ( A+ C)

Assign  <id> = <expr>

 A = <expr>

 A = <id>*<expr>

 A = B * <expr>

 A = B * (<expr>)

 A = B * (<id> + <expr>)

 A = B * (A + <expr.)

 A = B * (A + <id>)

 A = B * (A + C)

Parse Tree

• Árvore de Sintaxe Concreta ou Árvore de Análise ou Arvore de Derivação ou ainda (Parse Tree)

• É uma árvore que representa a sintaxe de forma estruturada de acordo com alguma gramática formal.

• Parse árvores são geralmente construídos de acordo com uma das duas relações concorrentes, quer em termos da relação eleitorado de gramáticas eleitorado

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Árvore de análise sintática

•

Representação hierárquica de uma derivação

Parse Tree

• Árvore de Sintaxe Concreta ou Árvore de Análise (Parse Tree)

C

Assign <id> = <expr>

A = <expr>

A = <id>*<expr>

A = B * <expr>

A = B * (<expr>)

A = B * (<id> + <expr>)

A = B * (A + <expr.)

A = B * (A + <id>)

A = B * (A + C)

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Exercício de Fixação

•

Dada a BNF, construa a:

•

Defina o conjunto de terminais da gramática

•

Defina o conjunto de não-terminais da gramática

•

Realize a derivação de

•

C = ( (A * B) + B)

•

C = ((A + B ) * (A * B))

•

C = (A + B ) * (B*(A+B))

•

Crie a Árvore de Análise dos Exemplos anterior (Parse Tree)

Exercício de Fixação

•

Dada a BNF:

•Defina o conjunto de terminais da gramática

•Defina o conjunto de não-terminais da gramática

| <number>

| <expression>

| <expression> <operator> <expression>

<indentifier> | a | b | c | x

<operator> | + | - | * | / | =