算符优先分析过程模拟.docx

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算符优先分析过程模拟

目　录

一、需求分析

算符优先分析是自底而上分析方法的一种，这种方法是对输入符号串自左向右进行扫描，并将输入符逐个移入一个后进先出栈中，边移入边分析，一旦栈顶符号串形成某个句型的句柄或可规约串时（该句柄或可归约串对应产生式的右部），就用该产生式的左部非终结符代替相应右部的文法符号串，重复这样的归约过程，一直到只剩文法的开始符号时则为分析成功，也就是确认输入串是该文法的句子。

而算符优先分析的基本思想则是只规定算符之间的优先关系，也就是只考虑终结符之间的优先关系，由于算符优先分析不考虑非终结符之间的优先关系，在归约过程中只要找到可归约的串就归约，并不考虑归约到那个非终结符名。

在定义具体的由于算符优先关系之前，先说明由于算符优先关系符的定义，有三中由于算符优先关系符，分别是>,<,=

设G是一个不含ε产生式的算符文法，a,b是任意两个终结符，A，B，C是非终结符，算符优先关系=,<,>定义如下：

（1）a=b当且仅当G中含有形如A->…ab…或A->…aBb…的产生式

（2）a…aB…的产生式,且B可以多步推导出b…或B可以多步推倒出Cb…

（3）a>b当且仅当G中有型如A->…Bb…的产生式，且B可以多步推导出…a或B可以多步推导出…Ac

因为算符优先关系运算的次序只与运算符有关，而与运算对象无关，明显，对于算符优先文法的设计成为了关键。

二、概要设计

（一）、文法设计

算符优先分析只考虑算符（终结符）之间的优先关系，先设计文法G为：

（1）S->v=E

（2）E->E+E

（3）E->E-E

（4）E->E*E

（5）E->E/E

（6）E->（E）

（7）E->v

（8）E->i

（二）、算符优先关系设计

通常在算术表达式求值过程中，运算次序是先乘除后加减，这说明了乘除运算先级别高于加减运算的优先级，乘除为同一优先级但运算符在前边的先做，这叫作左结合，同样加减运算也是如此，这也说明了运算的次序只与运算符有关，而与运算对象无关，因而我根据这样的基本原理开始设计运算符之间的优先关系。

（1）*，/的优先级别较高，高于+，-，遵循左结合。

相当于*>*,*>/,/>/,/>*。

（2）+，-的优先级别较低，遵循左结合相当于+>+,+>-,->-,->+。

（3）对‘（’‘）’规定括号的优先性大于括号外的运算符，小于括号内的运算符。

（4）对于句子括号‘#’号规定与它相邻的任何运算符号的优先性都比它高。

、

（5）运算对象的终结符i，它优先级别最高。

算符优先关系表

+

-

*

/

（

）

i

#

+

>

>

<

<

<

>

<

>

-

>

>

<

<

<

>

<

>

*

>

>

>

>

<

>

<

>

/

>

>

>

>

<

>

<

>

（

<

<

<

<

<

=

<

）

>

>

>

>

>

>

I

>

>

>

>

>

>

#

<

<

<

<

<

<

=

（三）、理论结果分析

对于算符优先分析方法，在文法G下，预计总控程序的输出结果为：

对输入串i+i*i的归约过程

步骤

栈S

当前输入符

剩余串

动作

1

#

i

+i*i#

移进

2

#i

+

i*i#

归约E->i

3

#E

+

i*i#

移进

4

#E+

i

*i#

移进

5

#E+i

*

i#

归约E->i

6

#E+E

*

i#

移进

7

#E+E*

i

#

移进

8

#E+E*i

#

归约E->i

9

#E+E*E

#

归约E->E*E

10

#E+E

#

归约E->E+E

11

#E

#

接受

分析过程：

1、S栈中的“#”优先级小于当前输入符号i，移进。

2、栈顶符号“i”优先级大于当前输入符号+，对终结符i进行归约。

3、栈顶符号“#”优先级小于当前输入符号+，移进。

4、栈顶符号“+”优先级小于当前输入符号i，移进。

5、栈顶符号“i”优先级大于当前输入符号*，对终结符i进行归约。

6、栈顶符号“+”优先级小于当前输入符号*，移进。

7、栈顶符号“*”优先级小于当前输入符号i，移进。

8、栈顶符号“i”优先级大于当前输入符号#，对终结符i进行归约。

9、栈顶符号“*”优先级大于当前输入符号#，归约，E->E*E。

10、栈顶符号“+”优先级大于当前输入符号#，归约，E->E+E。

11、接受。

三、详细设计

（一）、设计思路

大多数对于算符优先分析方法都是设计两个栈，通过比较符号栈顶元素和邻近的运算符之间的优先关系。

进行归约，移进的控制。

而我用的却是另一种方法。

我将所输入的句型放在一个字符串Mystr中，然后对字符串进行扫描，当扫描到的当前字符是“+，-，*，/，（）”时分别调用与之对应的五种不同的方法，当当前字符（token）是“+”调用方法evalExp2（），

因为*/法和（）的有线级高于“+”法，所以在evalExp2（）中要调用evalExp3（）扫描后续的句子，后续的句子如果有“*，/”法，用evalExp3（）完成对“*，/”法的归约。

同理括号中的算法的优先级别高于括号外的，所以evalExp3（）的方法中要先调用evalExp4（）对于括号的归约方法。

在完成后依次回溯到前一个方法，很明显我是通过递归的方法来实现算符优先关系。

当然对于加减法evalExp2（），乘除法evalExp3（），括号evalExp4（），它们都可以单独调用，这由当前输入字符Taken确定。

归约的实现实际上是对字符串的处理，在下面的“模块设计”中将具体解释。

（二）、模块设计

1、对于加减法的归约。

privatecharevalExp2（）throwsParserException

{

charresult;

charpartialResult;

result=evalExp3（）;//调用乘除法的归约方法

if（result!

='E'&&result!

='v'&&result!

='i'）

return'Q';//非法字符的判断，退出。

else{

while（token=='+'||token=='-'）{

charabc=token;

my[expIdx-1]="终结符";//读入当前运算符号

getToken（）;//读取下一个字符

if（token=='Q'）{

error="语法错误";

handleErr（error）;

return'Q';

}

else{//mystr用于保存输入的句子,mydel用于"动作"的输出

partialResult=evalExp3（）;

mystr[ind]=mystr[ind-1];mydel[ind]=mydel[ind-1];

ind++;

if（"+-*/）".indexOf（token）==-1||!

mycmp）

{

mystr[ind-1]=mystr[ind-2].substring（0,mystr[ind-2].indexOf（abc,2））+mystr[ind-2].substring（mystr[ind-2].indexOf（abc,2）+2）;

mydel[ind-1]="归约"+"E→E"+abc+"E";

}

else{

if（mystr[ind-3].indexOf（abc,mystr[ind-3].indexOf（abc）+1）!

=-1）{

mystr[ind-2]=mystr[ind-3].substring（0,mystr[ind-3].indexOf（abc,mystr[ind-3].indexOf（abc）+1））+mystr[ind-3].substring（mystr[ind-3].indexOf（abc,mystr[ind-3].indexOf（abc）+1）+2）;

mystr[ind-1]=mystr[ind-1].substring（0,mystr[ind-1].indexOf（abc,mystr[ind-1].indexOf（abc）+1））+mystr[ind-1].substring（mystr[ind-3].indexOf（abc,mystr[ind-1].indexOf（abc）+1）+2）;

}

else{//对于字符串的归约

mystr[ind-2]=mystr[ind-3].substring（0,mystr[ind-3].indexOf（abc,2））+mystr[ind-3].substring（mystr[ind-3].indexOf（abc,2）+2）;

mystr[ind-1]=mystr[ind-1].substring（0,mystr[ind-1].indexOf（abc,2））+mystr[ind-1].substring（mystr[ind-1].indexOf（abc,2）+2）;

}

mydel[ind-2]="归约"+"E→E"+abc+"E";

}

if（partialResult!

='E'&&partialResult!

='v'&&partialResult!

='i'）

return'Q';

}

}

return'E';

}

}

对于加减法归约的方法实际上是对存储句子的字符串mystr的操作，

给定一个句子，程序从逐个读入字符，当出现“+，-”号时调用evalExp2（），在一系列的合法性判断之后，进行规约。

这里主要用到了substring（int start,int end）,方法，这是读取指定位置的字串。

例如，我们现在有一个句子v=E+E*E,要对加减法归约，先通过INDEX方法读取到加号的位置，然后对字符串的前后求子串，

我们可以把所有的句子假设为…E+E…的形式，并假设当前算符位置为taken通过substring（0，taken-1）读出前一个“…”，

然后连接上规约的结果E（E->E+E），最后再连接上后面的子串直接用substring（taken+1）输出后面的子串。

最终将…E+E…的形式规约为…E…的形式。

对于乘除法和括号的规约方法和加法的归约方法基本类似，也是对字符串的处理，由此实现对运算符的归约。

2、读取下一个字符，对E->i的归约。

privatevoidgetToken（）

{

if（expIdx==exp.length（））{

mycmp=false;

token='Q';

return;

}

//滤去空格

while（expIdx

Character.isWhitespace（exp.charAt（expIdx）））++expIdx;

if（expIdx==exp.length（））{

mycmp=false;

token='Q';

return;

}

//读取下一个字符

token=exp.charAt（expIdx）;

mystr[ind]=mystr[ind-1]+token;

mydel[ind]="移进";

wyq=wyq+token+"";

ind++;

if（cmp）{

if（（"+-/*（）Evi=".indexOf（token）!

=-1））{

expIdx++;

}

else{

cmp=false;

handleErr（"非法字符"）;

return;

}

cmp=false;

}

//对E->i的归约

else{

if（（"+-/*（）Evi".indexOf（token）!

=-1））{

expIdx++;

if（（"vi".indexOf（token）!

=-1）&&ind!

=2）{

mystr[ind]=mystr[ind-2]+"E";

mydel[ind]="归约"+"E→"+token;

ind++;

}

}

else{

handleErr（"非法字符"）;

return;

}

}

return;

}

由算符优先分析表我们知道终结符i的优先级别是最高的，也就是说当读入到i时立即进行归约，于是我在读取到下一个字符的时候先进行判断，当这个字符是i时，立即归约。

四、测试结果

（一）、规定测试用例

（二）、对于有括号句型的分析

（三）、无法接受情况

（四）、接受到非法字符

五、总结

一个星期的课程设计结束了，但真正的学习才刚刚开始。

就像古语说的一样，事情都是看起来容易做起来难，说实话算符优先在我看来，是编译原理中比较简单的一个算法，但也就是这样一个简单的算法摧残了我近一个星期，不停的有新的问题，不停的需要修改，不断的翻书，很可惜还是没能用书上的方法实现。

虽然最后用递归的方法模拟了这个算法，却觉得还是不那么舒服，写报告的这两天我又去看了些别人写的代码，算是加深了对栈的理解吧。

其实，出现了问题并不可怕，可怕的是你逃避已经出现了的问题，或许我们在大学学到的就是解决问题的方法。

谢谢黄老师一个学期以来对我的帮助和指导，黄老师将会是给我影像较深的一个老师，我依然记得您在上课时，当听到学生不认真听讲或者睡觉时，那种恨铁不成钢的焦急心态，不知道我为什么始终记得这样的一件事，或许是能这样做的人太少了吧，呵呵。

最后祝您在以后的日子里，一切顺心。