Übungs- und Praktikumsaufgaben zur Systemprogrammierung Dipl.-Ing. H. Büchter (Lehrbeauftragter) FH-Dortmund WS 2001/2002 / SS 2002

Transkript

1 1. Stellen Sie die schrittweise Verbesserung eines Compilers durch das Bootstrap- Verfahren mit Hilfe von T-Diagrammen dar. Gegeben ist ein auf der Maschine M lauffähiger Compiler C 1, der in S geschrieben ist und der S nach M übersetzt. Aus C 1 wird C 2 entwickelt, der ebenfalls S nach M übersetzt jedoch effizienteren Code erzeugt. 2. Was kann ein Test, wie er im Zusammenhang mit dem Bootstrap-Verfahren möglich ist, leisten? 3. Sammeln Sie Argumente für den Einsatz von Compilern und für den Einsatz von Interpretern. 4. Schreiben Sie einen regulären Ausdruck F für die Erkennung von Fließkommazahlen in der üblichen Exponentialschreibweise. 5. Übersetzen Sie F aus Aufgabe 4 in einen DEA. 6. Schreiben Sie reguläre Ausdrücke für folgende Sprachen: Alle Buchstabenfolgen, welche die 5 Vokale in aufsteigender Reihenfolge enthalten. Alle Folgen von 0-en und 1-en, die nicht die Teilfolge 011 enthalten. Alle Folgen von 0-en und 1-en mit einer geraden Anzahl von 1-en und einer ungeraden Anzahl von 0-en. 7. Bestimmen Sie die minimale Anzahl der Zustände für die entsprechenden Automaten zu Aufgabe Schreiben Sie reguläre Ausdrücke für alle numerischen und für alle Stringkonstanten der Programmiersprache C.

2 9. Transformieren Sie folgenden Automaten in einen DEA: ε 1 α ε ε 2 b 10. Entwickeln Sie einen zustandminimalen DEA für den regulären Ausdruck ( ( ε a ) b * ) * 11. Zeigen Sie, dass die regulären Ausdrücke ( a * b * ) * und ( a b ) * die gleiche Sprache akzeptieren. 12. Schreiben Sie JFlex-Programme für folgende Aufgaben: Bestimmung der Anzahl der Zeilen einer Textdatei. Konvertieren aller Buchstaben in den Stringkonstanten eines C-Programmes in Großbuchstaben. Beseitigung von mehrfachen Leerzeichen in einer Textdatei. Beseitigung von C / C++ - Kommentaren aus einem Quelltext. Kopieren einer Textdatei und gleichzeitige Nummerierung der Zeilen. Ausgabe der Zeilennummern, in denen das Schlüsselwort TEST mindestens 2- mal auftritt.

3 13. Testen Sie die Ergebinsse der Aufgabe 6 durch entsprechende JFlex-Programme. 14. Wie könnte die INCLUDE-Anweisung einer Programmiersprache in semantische Aktionen umgesetzt werden? 15. Skizzieren Sie einen (abstrakten) Syntaxbaum für folgende regulären Ausdrücke: a b * a x y z a b d * ( e f g ) * ( ( ( a b ) ) * c d e ) * 16. Übersetzen Sie einige der regulären Ausdrücke aus den vorhergehenden Übungsaufgaben in eine Kontextfreie Grammatik. 17. Zeigen Sie, dass das IF-THEN-ELSE Statement in der Programmiersprache PASCAL (syntaktisch) nicht eindeutig ist. 18. Schreiben Sie eine Grammatik für arithmetische Ausdrücke, welche folgende binäre Operatoren entsprechend ihrer Bindungsstärke beschreibt: " + " für Addition, " - " für Subtraktion " * " für Multiplikation, " / " für Division, " % " für Modulo " ** "und " ^ " für Potenzierung Zusätzlich sind Klammern beliebiger Schachtelungstiefe erlaubt. 19. Erweitern Sie die Grammatik aus Aufgabe 18 um eine Wurzelfunktion "sqrt( <arg> )" Maximumfunktion "max( <arg-liste> )" mit einer unbeschränkten Anzahl von Argumenten Speicherung von Zwischenergebnissen in Variablen und Nutzung von Variablen in Ausdrücken Mehrfachzuweisungen der Art: a := b := 2 * c + 3

4 20. Stellen Sie die Grammatik aus Aufgabe 19 durch Syntaxdiagramme dar. 21. Schreiben Sie einen JFlex-Scanner für die Grammatik aus Aufgabe 19. Lassen Sie nur ganze Zahlen zu. 22. Schreiben Sie einen Interpreter nach der Methode des rekursiven Abstiegs für die Grammatik aus Aufgabe 19. Verwenden Sie den Scanner aus Aufgabe Entwickeln Sie eine Tabelle für eine prädiktiven Parser für die Grammatik aus Aufgabe Schreiben Sie eine Java-CUP-Spezifikation für die Grammatik aus Aufgabe Schreiben Sie einen Interpreter für Ausdrücke analog zur Aufgabe 19. Der Interpreter soll nach Eingabe eines Semikolons das Ergebnis ausgeben und dann eine weitere Eingabe akzeptieren. Die Eingabe eines einzelnen Semikolons ohne die vorherige Eingabe eines Semikolons beendet den Interpreter. 26. Erweitern Sie der Interpreter aus Aufgabe 25 um weitere Features, welche die Symboltabelle betreffen: Ausgabe der Symboltabelle durch den Befehl " show <symbolname> ". Wenn der Symbolname fehlt, soll die gesamte Symboltabelle ausgegeben werden. Löschen eines Symbols durch den Befehl " clear <symbolname> ".Wenn der Symbolname fehlt, soll die gesamte Symboltabelle gelöscht werden. Symbole können durch Voranstellen des Schlüsselwortes " const " bei einer Zuweisung als readonly gekennzeichnet werden. Großgeschriebene Schlüsselworte werden immer persistiert sind damit sitzungsübergeifend verfügbar. Speichern und Laden von Symboltabellen durch die Befehle " save <dateiname> " bzw. " load <dateiname> ".

5 27. Erweitern Sie der Interpreter aus Aufgabe 25 um folgende Features Boolsche Ausdrücke, boolsche Konstanten true und false sowie boolsche Variablen Typüberprüfung in Ausdrücken Bedingte Ausdrücke der Art " if <bool_expression> then <expression> else <expression > ". Bedingte Ausdrücke liefern immer einen Wert. Unter Berücksichtigung der Typverträglichkeit kann <expression> ein <bool_expression> oder ein <num_expression> sein. Beispiele: if a<b then x else y; q := a<b; z := if q then x else y; z := zz := if if a=b then true else a<2*b then 2*x else 2+y; 28. Schreiben Sie einen Übersetzer, der Postfixcode für Ausdrücke aus Aufgabe 19 und/oder Aufgabe erzeugt. 29. Schreiben Sie zu der Postfix-Darstellung aus Aufgabe 26 einen Interpreter. 30. Schreiben Sie ein Java-CUP-Übersetzungsschema für die Transformation von Postfixausdrücken in eine Infix-Darstellung. Minimieren Sie dabei die Anzahl der erzeugten Klammern. Nutzen Sie den Sprachumfang der Aufgabe Vergleichen Sie den Aufwand für die Verwaltung von Stack- und von Heapvariablen. 32. Schreiben Sie eine Klasse, welche den Speicher für ihre Objekte selber verwaltet: a) In der Progarmmiersprache JAVA. b) In der Progarmmiersprache C Schreiben Sie ein Programm auf der Basis von jflex und Java-CUP, welches Matrizen und Vektoren in folgenden Darstellungen lesen und schreiben kann:

6 a) HTML (Tabelle) b) TeX (Tabelle) c) TeX (Formel) d) Plain-Text mit Klammerung der Zeilen/Spalten e) Plain-Text mit einem Semikolon als Trennzeichen 34. Schreiben Sie für die Grammatik der Aufgabe 19 einen Generator, der Syntaxbäume erzeugt, einfache algebraische Optimierungen durchführt und die Bäume wahlweise in Infix- oder Postfix-Darstellung ausliest.