题目：语法分析程序的设计与实现
班级：2019211308
学号：2019211517
姓名：王恒杰
-
与法分析程序的设计与实现
-
编写语法分析程序，实现对算术表达式的语法分析。
-
在对输入的算术表达式进行分析的过程中，一次输出所采用的产生式。
-
编写LL(1)语法分析程序
-
编程实现课本算法4.2，为给定文法自动构造预测分析表
-
编写实现课本算法4.1，构造LL(1)预测分析程序。
-
-
系统环境：macOS Big Sur: 11.4
-
编译环境：Clion: 11.0.10+9-b1341.41 aarch64
-
版本管理工具：github
-
- 从input.txt文件中读取未经处理的原始文法
- 消除左递归
- 消除左公因子
- 打印文法，并将处理后的文法输出到input.out.txt文件
- 构造LL1预测分析表
- 构造FIRST集
- 构造FOLLOW集
- 生成分析表
- 加入错误处理sync
- 打印LL1分析表，并将分析表输出到LL1_table.txt文件
- 读入待分析表达式
- 读入LL1分析表
- 初始化分析器
- 循环直到栈空
- 输出每次所采用的产生式
- 输出分析结果(接受或不接受)
-
set<string> non_terminal, terminal; //使用set存储非终结符与终结符，省去对重复项的过滤 map<string, set<string>> first, follow; //使用hash_map存储first、follow集，string到set<string>的映射同样可以省去对重复项的过滤 map<string, vector<string>> G; //存储文法 map<string, string> still_empty; //用于构造follow集时出现的未计算的产生式 string s; //待分析表达式 string start; //起始非终结符 struct StringPairHash { size_t operator()( const pair<std::string, string> &obj) const { static const hash<string> hash; return (hash (obj.first) << 16) + hash (obj.second); } }; unordered_map<pair<string, string>, vector<string>, StringPairHash> table; //预测分析表，使用pair<string, string>到vector<string>的映射
-
void fix_left_recursion(); //消除左递归 void fix_left_common_factor(); //消除回溯 void read_input_out_txt(); //读取处理好的文法输入文件 void get_first(); //获取first集 void get_follow(); //获取follow集 void make_table(); //构造预测分析表 void analyze(); //预测分析 void find_terminal(const string &left, const string &right, int times, const string& init); //求解first集所用递归函数 vector<string> split_blank(const string& str); //获取文件读入划分字符串
-
void find_terminal(const string &left, const string &right, int times, const string& init) {
if(terminal.find(right.substr(0, 1)) != terminal.end()) {
first[left].insert(right.substr(0, 1));
first[init].insert(right.substr(0, 1));
return;
}
else if(times < non_terminal.size()){
for(auto &i : G[right.substr(0, 1)]) {
find_terminal(left, i, times+1, init);
}
}
else return;
}
void get_first() {
for(const auto& i : non_terminal) { //遍历每个非终结符
for(const auto& j : G[i]) { //遍历每个非终结对应右句
if(terminal.find(j.substr(0, 1)) != terminal.end()) { //如果右式当前遍历项为非终结符，则加入first
first[i].insert(j.substr(0, 1));
first[j].insert(j.substr(0, 1));
//first[j] += j.substr(0, 1);
}
else {
find_terminal(i, j, 0, j);
}
}
}
//cout << "first get" << endl;
}
void get_follow() {
//规则1
follow[start].insert("$");
int pre_size = -1, now_size = 0;
while(pre_size != now_size) {
pre_size = now_size;
for(const auto& i : G) {
vector<string> elements = i.second;
for(auto & element : elements) {
if(element[0] != '~') { //当前非epsilon
for(int k = 0; k < element.size()-1; k++) {
string cur = element.substr(k, 1), next = element.substr(k+1, 1);
if(terminal.find(cur) != terminal.end()) { //若当前字符为终结符
follow[cur].insert(cur); //终结符本身的follow集即为自身
}
else{
if(terminal.find(next) != terminal.end()) { //若下一个为终结符
follow[cur].insert(next);
}
else { //下一个为非终结符，加入next的first
//if(first[next].find("~") == first[next].end()) { //若下一个是非终结符并且该非终结符不包含epsilon
for(const auto& l : first[next]) { //加入他的first集
if(l != "~")
follow[cur].insert(l);
}
//}
if(first[next].find("~") != first[next].end()) { //若下一个是非终结符并且包含epsilon
if(!follow[i.first].empty())
for(const auto& l : follow[i.first]) {
follow[cur].insert(l);
still_empty[next] = cur;
}
else {
still_empty[next] = cur;
}
}
}
}
}
string k = element.substr((int)element.size()-1 ,1);
if(terminal.find(k) == terminal.end()) {
if(!follow[i.first].empty()) { //若不为空
for(const auto& l : follow[i.first]) {
follow[k].insert(l);
still_empty[k] = i.first;
}
}
else {
still_empty[k] = i.first;
}
}
}
}
}
for(const auto& i : still_empty) {
follow[i.first].insert(follow[i.second].begin(), follow[i.second].end());
}
now_size = 0;
for(const auto& i : non_terminal) {
now_size += (int)follow[i].size();
}
}
//cout << "follow get" << endl;
}
void analyze() {
stack<string> status, input;
status.push("$");
status.push(start);
input.push("$");
for(int i = (int)s.size()-1; i >= 0; i--) {
input.push(s.substr(i, 1));
}
//格式化输出预测分析表
int cnt = 1;
while(status.top() != "$" && input.top() != "$") {
string sta = status.top(), inp = input.top();
auto key = make_pair(sta, inp);
if(non_terminal.find(sta) != non_terminal.end()) {
status.pop();
if(!table[key].empty()) {
//输出
cout << "(" <<cnt << ") " << sta << " -> " << table[key][0] << endl;
//逆序压栈
for(int i = (int)table[key][0].size()-1; i >= 0; i--) {
status.push(table[key][0].substr(i, 1));
}
}
}
else if(sta == inp) {
input.pop();
status.pop();
}
else {
cout << "wrong sentence" << endl;
return;
}
}
cout << "analyze get" << endl;
}
void analyze() {
stack<string> status, input;
status.push("$");
status.push(start);
input.push("$");
for(int i = (int)s.size()-1; i >= 0; i--) {
input.push(s.substr(i, 1));
}
int cnt = 1;
while(status.top() != "$" && input.top() != "$") {
string sta = status.top(), inp = input.top();
auto key = make_pair(sta, inp);
if(non_terminal.find(sta) != non_terminal.end()) {
status.pop();
if(!table[key].empty()) {
//输出
cout << "(" <<cnt << ") " << sta << " -> " << table[key][0] << endl;
//逆序压栈
for(int i = (int)table[key][0].size()-1; i >= 0; i--) {
status.push(table[key][0].substr(i, 1));
}
}
}
else if(sta == inp) {
input.pop();
status.pop();
}
else {
cout << "wrong sentence" << endl;
return;
}
}
cout << "analyze get" << endl;
}-
为便于测试，将文件简化为一个cpp文件与一个txt输入文件，分别为
-
LL1Paraser3_0.cpp
-
input.out.txt
输入文件格式为：
- 起始符
- 非终结符
- 终结符
- 产生式
示例：
-
( ) , a b $
A A -> a A -> b
B B -> (L)
E E -> B E -> A E -> A
L L -> EM L -> EM L -> EM
M M -> ,L
-
(1) E -> B (2) B -> (L) (3) L -> EM (4) E -> A (5) A -> a (6) M -> ,L (7) L -> EM (8) E -> B (9) B -> (L) (10) L -> EM (11) E -> A (12) A -> a (13) M -> ,L (14) L -> EM (15) E -> B (16) B -> (L) (17) L -> EM (18) E -> A (19) A -> b (20) M -> ,L (21) L -> EM (22) E -> B (23) B -> (L) (24) L -> EM (25) E -> A