pengantar teknik kompilasi

Konsep dan notasi bahasa 1

Konsep dan Notasi Bahasa

Teori BahasaTeori Otomata dan bahasa formal, berkaitan dalam hal pembangkitan kalimat / generation yaitu, menghasilkan semua kalimat dalam bahasa L berdasarkan aturan yang dimilikinya. Dan pengenalan kalimat / recognition yaitu, menentukan suatu string (kalimat) termasuk sebagai salah satu anggota himpunan L. Teori bahasa membicarakan bahasa formal (formal language), terutama untuk kepentingan perancangan kompilator (compiler) dan pemroses naskah (text processor). Bahasa formal adalah kumpulan kalimat. Semua kalimat dalam sebuah bahasa dibangkitkan oleh sebuah tata bahasa (grammar) yang sama. Sebuah bahasa formal bisa dibangkitkan oleh dua atau lebih tata bahasa berbeda. Dikatakan bahasa formal karena grammar diciptakan mendahului pembangkitan setiap kalimatnya. Bahasa manusia bersifat sebaliknya; grammar diciptakan untuk meresmikan kata-kata yang hidup di masyarakat. Dalam pembicaraan selanjutnya ‘bahasa formal’ akan disebut ‘bahasa’ saja.

Automata Arti menurut American Heritage Dictionary :

1. a robot2. one that behaves in an automatic or mechanical fashion

Arti dalam dunia matematikaBerkaitan dengan teori mesin abstrak, yaitu mesin sekuensial yang menerima input, dan mengeluarkan output, dalam bentuk diskrit.Contoh :

Mesin Jaja / vending machineKunci kombinasiParser/compiler

Jika disimpulkan maka pengertian automata adalah mesin abstrak yang dapat mengenali ( recognize), menerima (accept), atau membangkitkan (generate) sebuah kalimat dalam bahasa tertentu.


Bahasa adalah kumpulan kalimat. Kalimat adalah rangkaian kata. Kata adalah komponen terkecil kalimat yang tidak bisa dipisahkan lagi.

Contoh : Si Kucing kecil menendang bola besar

The little cat kicks a big ballfor i := start to finish do A[i] := B[i]*sin(i*pi/16.0)

Bhs Indonesia

Bhs Inggris

Bhs Pascal

Dalam bahasa pemrograman, kalimat dikenal sebagai ekspresi, dan kata sebagai token. Kata terdiri atas beberapa karakter. Kelompok karakter yang membentuk sebuah token dinamakam lexeme untuk token tersebut. Setiap token yang dihasilkan, disimpan dalam tabel simbol.

Derivasi adalah sebuah proses dimana suatu himpunan produksi akan diturunkan / dipilah-pilah dengan melakukan sederetan produksi sehingga membentuk untai terminal.


Grammar dan bahasa

Pengertian dasar

1. Setiap anggota alfabet, dinamakan sebagai simbol terminal atau token

2. Kalimat adalah deretan hingga simbol-simbol terminal

3. Bahasa adalah himpunan kalimat-kalimat. Anggota bahasa bisa tak hingga kalimat

4. Himpunan simbol terminal dinyatakan sebagai VN, sedangkan himpunan simbol non terminal dinyatakan sebagai VT.

5. Simbol-simbol berikut adalah simbol terminal :• Huruf kecil awal alfabet, misal x, y, z.

• Simbol operator, misal +, -, dan x

• Simbol tanda baca, misal (,), dan ;

• String yang tercetak tebal, misal, if, then, dan else

6. Simbol-simbol berikut adalah simbol non terminal• Huruf besar awal alfabet, misal X, Y, Z.

• Huruf S sebagai simbol awal

• String yang tercetak miring, misal expr dan stmt


Grammar dan bahasa

7. Huruf besar akhir alfabet melambangkan simbol terminal atau non terminal, misal X, Y, Z

8. Huruf kecil akhir alfabet melambangkan string yang tersusun atas simbol-simbol terminal, misalnya : x, y, z.

9. Huruf yunani melambangkan string yang tersusun atas simbol-simbol terminal atau simbol-simbol non terminal atau campuran keduanya, misalnya : , , dan

10. Sebuah produksi dilambangkan sebagai , artinya : dalam sebuah derivasi dapat dilakukan penggantian simbol dengan simbol .

11. Simbol dalam produksi berbentuk disebut ruas kiri produksi sedangkan simbol disebut ruas kanan produksi.

12. Pengertian terminal berasal dari kata terminate (berakhir), maksudnya derivasi berakhir jika sentensial yang dihasilkan adalah sebuah kalimat (yang tersusun atas simbol-simbol terminal itu).

13. Pengertian non terminal berasal dari kata not terminate (belum/tidak berakhir), maksudnya derivasi belum/tidak berakhir jika sentensial yang dihasilkan mengandung simbol non terminal.


Grammar dan bahasa

14. String adalah deretan terbatas (finite) simbol-simbol. Sebagai contoh, jika a, b, dan c adalah tiga buah simbol maka abcb adalah sebuah string yang dibangun dari ketiga simbol tersebut.

15. Jika w adalah sebuah string maka panjang string dinyatakan sebagai w dan didefinisikan sebagai cacahan (banyaknya) simbol yang menyusun string tersebut. Sebagai contoh, jika w = abcb maka w= 4.

16. String hampa adalah sebuah string dengan nol buah simbol. String hampa dinyatakan dengan simbol (atau ^) sehingga = 0. String hampa dapat dipandang sebagai simbol hampa karena keduanya tersusun dari nol buah simbol.

17. Simbol adalah sebuah entitas abstrak (seperti halnya pengertian titik dalam geometri). Sebuah huruf atau sebuah angka adalah contoh simbol.

18. Alfabet adalah hinpunan hingga (finite set) simbol-simbol

19. Derivasi adalah proses pembentukan sebuah kalimat atau sentensial. Sebuah derivasi dilambangkan sebagai : .

20. Sentensial adalah string yang tersusun atas simbol-simbol terminal atau simbol-simbol non terminal atau campuran keduanya.

21. Kalimat adalah string yang tersusun atas simbol-simbol terminal. Jelaslah bahwa kalimat adalah kasus khusus dari sentensial.


Grammar dan Klasifikasi Chomsky

Grammar G didefinisikan sebagai pasangan 4 tuple : VN, VT, S, dan Q, dan dituliskan sebagai G(VN, VT, S, Q), dimana :VT : himpunan simbol-simbol terminal (atau himpunan token -token, atau alfabet)VN : himpunan simbol-simbol non terminalS VN : simbol awal (atau simbol start)Q : himpunan produksiAturan produksi dinyatakan sebagai , artinya menurunkan

Berdasarkan komposisi bentuk ruas kiri dan ruas kanan produksinya ( ), Noam Chomsky mengklasifikasikan 4 tipe grammar :

1. Grammar tipe ke-0 : Unrestricted Grammar (UG) Ciri : , (VTVN)*, > 02. Grammar tipe ke-1 : Context Sensitive Grammar (CSG) Ciri : , (VTVN)*, 0 < 3. Grammar tipe ke-2 : Context Free Grammar (CFG) Ciri : VN, (VTVN)*4. Grammar tipe ke-3 : Regular Grammar (RG) Ciri : VN, {VT, VTVN} atau VN, {VT, VNVT} Ciri-ciri RG sering dituliskan sebagai : VN, {a, bC} atau VN, {a, Bc}


Tabel Grammar Chomsky

Kelas Ruas kiri Ruas Kanan Contoh

Regular N 1 non terminal (paling kiri/kanan)

P aRQ abR cc

Context Free N - P aQbQ abPRS

Context Sensitive

(TN)+ || || aD DaAD aCD

Unrestricted (TN)+ - CB DBADc

Tipe sebuah grammar (atau bahasa) ditentukan dengan aturan sebagai berikut :

A language is said to be type-i (i = 0, 1, 2, 3) language if it can be specified by a type-i grammar but can’t be specified any type-(i+1) grammar.


Unrestricted

Cotext Sensitive

Kontext free

regular

Hirarki Chomsky

Type Grammar Kelas Bahasa Mesin Pengenal Bahasa

Unrestricted Grammar (UG)/type-0 Unrestricted Mesin Turing (Turing Machine), TM

Context Sensitive Grammar (CSG)/type-1

Context Sensitive

Linear Bounded Automaton, LBA

Context Free Gammar (CFG)/type-2 Context Free Automata Pushdown (Pushdown Automata), PDA

Regular Grammar (RG)/type-3 Regular Automata Hingga (Finite Automata)

Mesin Pengenal bahasa

Catatan :Pengenal bahasa adalah salah satu kemampuan mesin turing.LBA adalah variasi dari Mesin Turing Nondeterministik.


Contoh Analisa Penentuan Type Grammar

1. Grammar G dengan Q = {S aB, B bB, B b}. Ruas kiri semua produksinya terdiri dari sebuah V maka G kemungkinan tipe CFG atau RG. Selanjutnya karena semua ruas kanannya terdiri dari sebuah V atau string VV maka G adalah RG.

2. Grammar G dengan Q = {S Ba, B Bb, B b}. Ruas kiri semua produksinya terdiri dari sebuah V maka G kemungkinan tipe CFG atau RG. Selanjutnya karena semua ruas kanannya terdiri dari sebuah V atau string VV maka G adalah RG.

3. Grammar G dengan Q = {S Ba, B bB, B b}. Ruas kiri semua produksinya terdiri dari sebuah V maka G kemungkinan tipe CFG atau RG. Selanjutnya karena ruas kanannya mengandung string VV (yaitu bB) dan juga string VV (Ba) maka G bukan RG, dengan kata lain G adalah CFG.

4. Grammar G dengan Q = {S aAb, B aB}. Ruas kiri semua produksinya terdiri dari sebuah V maka G kemungkinan tipe CFG atau RG. Selanjutnya karena ruas kanannya mengandung string yang panjangnya lebih dari 2 (yaitu aAb) maka G bukan RG, dengan kata lain G adalah CFG.

5. Grammar G dengan Q = {S aA, S aB, aAb aBCb}. Ruas kirinya mengandung string yang panjangnya lebih dari 1 (yaitu aAb) maka G kemungkinan tipe CSG atau UG. Selanjutnya karena semua ruas kirinya lebih pendek atau sama dengan ruas kananya maka G adalah CSG.

6. Grammar G dengan Q = {aS ab, SAc bc}. Ruas kirinya mengandung string yang panjangnya lebih dari 1 maka G kemungkinan tipe CSG atau UG. Selanjutnya karena terdapat ruas kirinya yang lebih panjang daripada ruas kananya (yaitu SAc) maka G adalah UG.


Derivasi Kalimat dan Penentuan Bahasa Tentukan bahasa dari masing-masing gramar berikut :A. G dengan Q = {1. S aAa, 2. A aAa, 3. A b}.Jawab :Derivasi kalimat terpendek : Derivasi kalimat umum :S aAa (1) S aAa (1) aba (3) aaAaa (2)

aAa (2) aba (3)

Dari pola kedua kalimat disimpulkan : L(G) = { aba n 1}

B. G dengan Q = {1. S aS, 2. S aB, 3. B bC, 4. C aC, 5. C a}.Jawab :Derivasi kalimat terpendek : Derivasi kalimat umum :S aB (2) S aS (1) abC (3) aba (5) aS (1)

aB (2) abC (3) abaC (4) abaC (4) aba (5)

Dari pola kedua kalimat disimpulkan : L (G) = { aba n 1, m 1}


Derivasi Kalimat dan Penentuan Bahasa

C. G dengan Q = {1. S aSBC, 2. S abC, 3. bB bb, 4. bC bc, 5. CB BC, 6. cC cc}.Jawab :Derivasi kalimat terpendek 1: Derivasi kalimat terpendek 3 :S abC (2) S aSBC (1) abc (4) aaSBCBC (1)Derivasi kalimat terpendek 2 : aaabCBCBC (2)S aSBC (1) aaabBCCBC (5) aabCBC (2) aaabBCBCC (5) aabBCC (5) aaabBBCCC (5) aabbCC (3) aaabbBCCC (3) aabbcC (4) aaabbbCCC (3) aabbcc (6) aaabbbcCC (4)

aaabbbccC (6) aaabbbccc (6)

Dari pola ketiga kalimat disimpulkan : L (G) = { abc n 1}


Menentukan Grammar Sebuah Bahasa

1. Tentukan sebuah gramar regular untuk bahasa L = { a n 1}Jawab :Q(L) = {S aSa}

2. Tentukan sebuah gramar bebas konteks untuk bahasa : L : himpunan bilangan bulat non negatif ganjil Jawab :Langkah kunci : digit terakhir bilangan harus ganjil. Buat dua buah himpunan bilangan terpisah : genap (G) dan ganjil (J)Q(L) = {S JGSJS, G 02468, J 13579}

3. Tentukan sebuah gramar bebas konteks untuk bahasa :L = himpunan semua identifier yang sah menurut bahasa pemrograman Pascal dengan batasan : terdiri

dari simbol huruf kecil dan angka, panjang identifier boleh lebih dari 8 karakterJawab :Langkah kunci : karakter pertama identifier harus huruf. Buat dua buah himpunan bilangan terpisah : huruf (H) dan angka (A)Q(L) = {S HHT, T ATHTHA, H abc…, A 012…}


Menentukan Grammar Sebuah Bahasa

4. Tentukan gramar bebas konteks untuk bahasa L(G) = {abn,m 1, n m}Jawab :Langkah kunci : sulit untuk mendefinisikan L(G) secara langsung. Jalan keluarnya adalah dengan

mengingat bahwa x y berarti x > y atau x < y.L = L L, L ={abn > m 1}, L = {ab1 n < m}.Q(L) = {A aAaC, C aCbab}, Q(L) = {B BbDb, D aDbab}Q(L) = {S AB, A aAaC, C aCbab, B BbDb, D aDbab}

5. Tentukan sebuah gramar bebas konteks untuk bahasa :L = bilangan bulat non negatif genap. Jika bilangan tersebut terdiri dari dua digit atau lebih maka nol tidak

boleh muncul sebagai digit pertama.Jawab :Langkah kunci : Digit terakhir bilangan harus genap. Digit pertama tidak boleh nol. Buat tiga himpunan

terpisah : bilangan genap tanpa nol (G), bilangan genap dengan nol (N), serta bilangan ganjil (J).Q(L) = {S NGAJA, A NNAJA, G 2468, N 02468, J 13579}


Token, Lexeme, dan Pattern

Token adalah symbol terminal pada teori bahasa. Token merupakan bagian hasil dari pemecahan sumber program yaitu penerjemahan lexeme pada saat melakukan scanner. Token mereprentasikan identifier (nama variabel, fungsi, tipe atau nama yang didefinisikan pemakai), keyword, literal string, operator, label, simbol tanda (tanda kurung, koma, titik koma), constant, relation, identity, number, variable.

Lexeme adalah string yang merupakan masukan dari analisis Leksikal. Lexeme adalah kelompok karakter yang membentuk sebuah token.

Token tertentu harus memenuhi aturan yang disebut Pattern. Token merupakan sekumpulan karakter yang sesuai dengan pattern-nya.

Token Contoh Lexeme Pattern

Const Const Const

If If If

Relation <, < =, =, < >, > =, > < or < = or = or < > or > = or >

Id Phi, count, D2 Letter(letter|digit)*

Num 3.14 , 0.602E23 Digit+(.digit+) ? (E( + | - ) ? Digit +) ? Diagram Status / State Transition DiagramBerguna untuk mendapatkan token, yaitu melakukan analisis leksikal. Misal suatu bahasa memiliki

himpunan simbol terminal/token berikut : (t_PLUS, t_MIN, t_ID, t_INT).Maka diagram state-nya :*t_ID(identifier) bisa berupa nama atau keyword.Keyword yang sudah didefinisikan oleh suatu bahasa. Misal VAR jumlah : integer, maka VAR, integer

adalah keyword, jumlah adalah nama.


Notasi BNF

Aturan-aturan produksi dapat dinyatakan dalam bentuk BNF ( Backus Naur Form )

Beberapa simbol yang dipakai dalam notasi BNF

::=Identik dengan simbol pada aturan produksi

| Menyatakan “atau”

< > Mengapit simbol variabel / non terminal

{ } Pengulangan 0 sampai n kali

[ ] 0 atau 1 kali muncul

( ) contoh x(yz) = xy | xz

Contoh, terdapat aturan produksi sebagai berikut :

E T | T+E | T-E, T a

Notasi BNF :

E ::= <T> | <T> + <E> | <T> - <E>, T ::= a


Diagram Sintaks

Diagram sintaks merupakan alat bantu dalam pembentukan parser / analisis sintaks. Notasi yang terdapat dalam diagram sintaks :

• Empat persegi panjang melambangkan simbol variabel / non terminal.

• Bulatan melambangkan simbol terminal

Misal, terdapat aturan produksi :

T F*T | F/T | FDiagram sintaksnya adalah sebagai berikut :

pengantar teknik kompilasi

Documents