BuK-Übung08 G2
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RAM-Berechenbarkeit
Aufgabe
Zeigen Sie, dass die Multiplikationsfunktion für natürliche Zahlen RAM-berechenbar ist.
Lösung
RAM-Interpreter
Aufgabe
Verwenden Sie VCC aus AtoCC, um einen Interpreter fur RAM-Programme zu entwi- ckeln.
Lösung
LOOP-Berechenbarkeit
Aufgabe
Zeigen Sie, dass die Multiplikationsfunktion für natürliche Zahlen LOOP-berechenbar ist.
Lösung
Um die LOOP-berechenbarkeit für die Multiplikationsfunktion zu zeigen, muss ein LOOP-Programm angegeben werden, dass die Multiplikation ausführt. Ein solches Program befindet sich im nächsten Abschnitt.
LOOP- und WHILE-Interpreter
Aufgabe
Verwenden Sie VCC aus AtoCC, um einen Interpreter fur LOOP-Programme zu ent- wickeln. Erweitern Sie im nachsten Schritt die LOOP-Sprache durch das WHILE- Sprachelement, um einen Interpreter fur WHILE-Programme zu erhalten.
Lösung
LOOP-Programme können aus folgenden verschiedenen Anweisungen gebildet werden:
- Zählschleife
- Wertzuweisung
- mit Plus-Operation
- mit Minus-Operation
Weiterhin gelten folgende Regeln:
- Zwei, mit einem Semikolon verkettete LOOP-Programme, bilden wieder ein LOOP-Programm.
- Benötigte Variablen werden zu Beginn bereitgestellt.
- Das Endergebnis steht in der Variable x0
Daraus wurde mit kfGEdit die Grammatik erstellt:
S -> ZEILEN ZEILEN -> ANWEISUNG mehrZEILEN mehrZEILEN -> ; ZEILEN | EPSILON ANWEISUNG -> VAR := VAR WZ | LOOPPrgm | WhilePrgm WZ -> OP ZAHL | EPSILON LOOPPrgm -> LOOP VAR DO ZEILEN END WhilePrgm -> WHILE ISZERO VAR DO ZEILEN END VAR -> x ZAHL OP -> + | -
Die Addition zweier Zahlen in x0 und x1 verlangt diese Eingabe:
Für die Multiplikation werden zwei Schleifen verschachtelt:
Für die WHILE-berechenbarkeit ist bereits in der Grammatik das WHILE-Sprachelement mit hinzugefügt worden. Der Aufruf dieser Schleife sieht so aus:
GOTO-Interpreter
Aufgabe
Verwenden Sie VCC aus AtoCC, um einen Interpreter für GOTO-Programme zu entwickeln.
Lösung
Ein GOTO-Programm besteht aus Marken M_i denen jeweils eine Anweisung A_i getrennt durch einen Doppelpunkt (:). Marken, auf die kein GOTO-Befehl verweist, können weggelassen werden.
M_1 : A_1; M_2 : A_2; ...; M_k : A_k
Es stehen 5 verschiedene Anweisungen zur Auswahl:
- Wertzuweisung: x_i := x_j + c
- Wertzuweisung: x_i := x_j - c (x_i := 0, wenn x_j - c < 0)
- unbedingter Sprung: GOTO M_i
- bedingter Sprung: IF x_i = c THEN GOTO M_i
- Stop: HALT
Es gilt:
- x_{i,j} sind Variablen (i,j \in \mathbb{N} \backslash \{0\})
- c ist eine Konstante (c \in \mathbb{N})
- Eine Variable, der kein Wert explizit zugewiesen wurde, hat den Wert 0.
Ein GOTO-Programm zur Berechnung von 3 * 5. Das Ergebnis befindet sich in x_1
x2 := x2 + 3
M1 : IF x2 = 0 THEN GOTO M2
x1 := x1 + 5
x2 := x2 - 1
GOTO M1
M2 : HALTFür die Entwicklung des Interpreters mit VCC haben wir zuerst mit kfG-Edit diese Grammatik erstellt.
G = (N, T, P, s)
N = {P, LINES, LINE, MARKER, INSTRUCTION, ASSIGNMENT, VARIABLE, OPERATOR, JUMP, IF_THEN}
T = {:, M, KONSTANTE, HALT, :=, X, +, -, GOTO, IF, =, THEN}
P = {
P -> LINES
LINES -> LINE | LINE LINES
LINE -> MARKER : INSTRUCTION
| INSTRUCTION
MARKER -> M KONSTANTE
INSTRUCTION -> HALT | IF_THEN | ASSIGNMENT | JUMP
ASSIGNMENT -> VARIABLE := VARIABLE OPERATOR KONSTANTE
VARIABLE -> X KONSTANTE
OPERATOR -> + | -
JUMP -> GOTO MARKER
IF_THEN -> IF VARIABLE = KONSTANTE THEN JUMP
}
s = PDer daraufhin entwickelte Interpreter kann im CompilerWiki getestet werden.