编译原理实验报告《LL1语法分析器构造》.docx
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编译原理实验报告《LL1语法分析器构造》
《LL
(1)分析器的构造》实验报告
一、实验名称
LL
(1)分析器的构造
二、实验目的
设计、编制、调试一个LL
(1)语法分析器,利用语法分析器对符号串的识别,加深对语法分析原理的理解。
三、实验内容和要求
设计并实现一个LL
(1)语法分析器,实现对算术文法:
G[E]:
E->E+T|T
T->T*F|F
F->(E)|i
所定义的符号串进行识别,例如符号串i+i*i为文法所定义的句子,符号串ii+++*i+不是文法所定义的句子。
实验要求:
1、检测左递归,如果有则进行消除;
2、求解FIRST集和FOLLOW集;
3、构建LL
(1)分析表;
4、构建LL分析程序,对于用户输入的句子,能够利用所构造的分析程序进行分析,并显示出分析过程。
四、主要仪器设备
硬件:
微型计算机。
软件:
Codeblocks(也可以是其它集成开发环境)。
五、实验过程描述
1、程序主要框架
程序中编写了以下函数,各个函数实现的作用如下:
voidinput_grammer(string*G);//输入文法G
voidpreprocess(string*G,string*P,string&U,string&u,int&n,int&t,int&k);
//将文法G预处理得到产生式集合P,非终结符、终结符集合U、u,
inteliminate_1(string*G,string*P,stringU,string*GG);//消除文法G中所有直接左递归得到文法GG
int*ifempty(string*P,stringU,intk,intn);//判断各非终结符是否能推导为空
string*FIRST_X(string*P,stringU,stringu,int*empty,intk,intn);求所有非终结符的FIRST集
stringFIRST(stringU,stringu,string*first,strings);//求符号串s=X1X2...Xn的FIRST集
string**create_table(string*P,stringU,stringu,intn,intt,intk,string*first);//构造分析表
voidanalyse(string**table,stringU,stringu,intt,strings);//分析符号串s
2、编写的源程序
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
voidinput_grammer(string*G)//输入文法G,n个非终结符
{
inti=0;//计数
charch='y';
while(ch=='y'){
cin>>G[i++];
cout<<"继续输入?
(y/n)\n";
cin>>ch;
}
}
voidpreprocess(string*G,string*P,string&U,string&u,int&n,int&t,int&k)//将文法G预处理产生式集合P,非终结符、终结符集合U、u,
{
inti,j,r,temp;//计数
charC;//记录规则中()后的符号
intflag;//检测到()
n=t=k=0;
for(i=0;i<50;i++)P[i]="";//字符串如果不初始化,在使用P[i][j]=a时将不能改变,可以用P[i].append(1,a)
U=u="";//字符串如果不初始化,无法使用U[i]=a赋值,可以用U.append(1,a)
for(n=0;!
G[n].empty();n++)
{U[n]=G[n][0];
}//非终结符集合,n为非终结符个数
for(i=0;i { for(j=4;j { if(U.find(G[i][j])==string: : npos&&u.find(G[i][j])==string: : npos) if(G[i][j]! ='|'&&G[i][j]! ='^') //if(G[i][j]! ='('&&G[i][j]! =')'&&G[i][j]! ='|'&&G[i][j]! ='^') u[t++]=G[i][j]; } }//终结符集合,t为终结符个数 for(i=0;i { flag=0;r=4; for(j=4;j { P[k][0]=U[i];P[k][1]=': ';P[k][2]=': ';P[k][3]='='; /*if(G[i][j]=='(') {j++;flag=1; for(temp=j;G[i][temp]! =')';temp++); C=G[i][temp+1]; //C记录()后跟的字符,将C添加到()中所有字符串后面 } if(G[i][j]==')'){j++;flag=0;} */ if(G[i][j]=='|') { //if(flag==1)P[k][r++]=C; k++;j++; P[k][0]=U[i];P[k][1]=': ';P[k][2]=': ';P[k][3]='='; r=4; P[k][r++]=G[i][j]; } else { P[k][r++]=G[i][j]; } } k++; }//获得产生式集合P,k为产生式个数 } inteliminate_1(string*G,string*P,stringU,string*GG) //消除文法G1中所有直接左递归得到文法G2,要能够消除含有多个左递归的情况) { stringarfa,beta;//所有形如A: : =Aα|β中的α、β连接起来形成的字符串arfa、beta inti,j,temp,m=0;//计数 intflag=0;//flag=1表示文法有左递归 intflagg=0;//flagg=1表示某条规则有左递归 charC='A';//由于消除左递归新增的非终结符,从A开始增加,只要不在原来问法的非终结符中即可加入 for(i=0;i<20&&U[i]! ='';i++) {flagg=0; arfa=beta=""; for(j=0;j<100&&P[j][0]! ='';j++) { if(P[j][0]==U[i]) { if(P[j][4]==U[i])//产生式j有左递归 { flagg=1; for(temp=5;P[j][temp]! ='';temp++)arfa.append(1,P[j][temp]); if(P[j+1][4]==U[i])arfa.append("|");//不止一个产生式含有左递归 } else { for(temp=4;P[j][temp]! ='';temp++)beta.append(1,P[j][temp]); if(P[j+1][0]==U[i]&&P[j+1][4]! =U[i])beta.append("|"); } } } if(flagg==0)//对于不含左递归的文法规则不重写 {GG[m]=G[i];m++;} else { flag=1;//文法存在左递归 GG[m].append(1,U[i]);GG[m].append(": : ="); if(beta.find('|')! =string: : npos)GG[m].append("("+beta+")"); elseGG[m].append(beta); while(U.find(C)! =string: : npos){C++;} GG[m].append(1,C); m++; GG[m].append(1,C);GG[m].append(": : ="); if(arfa.find('|')! =string: : npos)GG[m].append("("+arfa+")"); elseGG[m].append(arfa); GG[m].append(1,C);GG[m].append("|^"); m++; C++; }//A: : =Aα|β改写成A: : =βA‘,A’=αA'|β, } returnflag; } int*ifempty(string*P,stringU,intk,intn) { int*empty=newint[n];//指示非终结符能否推导到空串 inti,j,r; for(r=0;r intflag=1;//1表示empty数组有修改 intstep=100;//假设一条规则最大推导步数为100步 while(step--) { for(i=0;i { r=U.find(P[i][0]); if(P[i][4]=='^')empty[r]=1;//直接推导到空 else { for(j=4;P[i][j]! ='';j++) { if(U.find(P[i][j])! =string: : npos) { if(empty[U.find(P[i][j])]==0)break; } elsebreak; } if(P[i][j]=='')empty[r]=1;//多步推导到空 elseflag=0; } } } returnempty; } string*FIRST_X(string*P,stringU,stringu,int*empty,intk,intn) { inti,j,r,s,tmp; string*first=newstring[n]; chara; intstep=100;//最大推导步数 while(step--){ //cout<<"step"<<100-step< for(i=0;i { //cout< r=U.find(P[i][0]); if(P[i][4]=='^'&&first[r].find('^')==string: : npos)first[r].append(1,'^');//规则右部首符号为空 else { for(j=4;P[i][j]! ='';j++) { a=P[i][j]; if(u.find(a)! =string: : npos&&first[r].find(a)==string: : npos)//规则右部首符号是终结符 { first[r].append(1,a); break;//添加并结束 } if(U.find(P[i][j])! =string: : npos)//规则右部首符号是非终结符,形如X: : =Y1Y2...Yk { s=U.find(P[i][j]); //cout< \n"; for(tmp=0;first[s][tmp]! ='\0';tmp++) { a=first[s][tmp]; if(a! ='^'&&first[r].find(a)==string: : npos)//将FIRST[Y1]中的非空符加入 first[r].append(1,a); } } if(! empty[s])break;//若Y1不能推导到空,结束 } if(P[i][j]=='') if(first[r].find('^')==string: : npos) first[r].append(1,'^');//若Y1、Y2...Yk都能推导到空,则加入空符号 } } } returnfirst; } stringFIRST(stringU,stringu,string*first,strings)//求符号串s=X1X2...Xn的FIRST集 { inti,j,r; chara; stringfir; for(i=0;i { if(s[i]=='^')fir.append(1,'^'); if(u.find(s[i])! =string: : npos&&fir.find(s[i])==string: : npos){fir.append(1,s[i]);break;}//X1是终结符,添加并结束循环 if(U.find(s[i])! =string: : npos)//X1是非终结符 { r=U.find(s[i]); for(j=0;first[r][j]! ='\0';j++) { a=first[r][j]; if(a! ='^'&&fir.find(a)==string: : npos)//将FIRST(X1)中的非空符号加入 fir.append(1,a); } if(first[r].find('^')==string: : npos)break;//若X1不可推导到空,循环停止 } if(i==s.length())//若X1-Xk都可推导到空 if(fir.find(s[i])==string: : npos)//fir中还未加入空符号 fir.append(1,'^'); } returnfir; } string**create_table(string*P,stringU,stringu,intn,intt,intk,string*first)//构造分析表,P为文法G的产生式构成的集合 { inti,j,p,q; stringarfa;//记录规则右部 stringfir,follow; stringFOLLOW[5]={")#",")#","+)#","+)#","+*)#"}; string**table=newstring*[n]; for(i=0;i for(i=0;i for(j=0;j table[i][j]="";//table存储分析表的元素,“”表示error for(i=0;i { arfa=P[i]; arfa.erase(0,4);//删除前4个字符,如: E: : =E+T,则arfa="E+T" fir=FIRST(U,u,first,arfa); for(j=0;j { p=U.find(P[i][0]); if(fir.find(u[j])! =string: : npos) { q=j; table[p][q]=P[i]; }//对first()中的每一终结符置相应的规则 } if(fir.find('^')! =string: : npos) { follow=FOLLOW[p];//对规则左部求follow() for(j=0;j { if((q=follow.find(u[j]))! =string: : npos) { q=j; table[p][q]=P[i]; }//对follow()中的每一终结符置相应的规则 } table[p][t]=P[i];//对#所在元素置相应规则 } } returntable; } voidanalyse(string**table,stringU,stringu,intt,strings)//分析符号串s { stringstack;//分析栈 stringss=s;//记录原符号串 charx;//栈顶符号 chara;//下一个要输入的字符 intflag=0;//匹配成功标志 inti=0,j=0,step=1;//符号栈计数、输入串计数、步骤数 intp,q,r; stringtemp; for(i=0;! s[i];i++) { if(u.find(s[i])==string: : npos)//出现非法的符号 cout< return; } s.append(1,'#'); stack.append(1,'#');//’#’进入分析栈 stack.append(1,U[0]);i++;//文法开始符进入分析栈 a=s[0]; //cout< cout<<"步骤分析栈余留输入串所用产生式\n"; while(! flag) { //cout<<"步骤分析栈余留输入串所用产生式\n" cout< x=stack[i];stack.erase(i,1);i--;//取栈顶符号x,并从栈顶退出 //cout< if(u.find(x)! =string: : npos)//x是终结符的情况 { if(x==a) { s.erase(0,1);a=s[0];//栈顶符号与当前输入符号匹配,则输入下一个符号 cout<<"\n";//未使用产生式,输出空 } else { cout<<"error\n"; cout< break; } } if(x=='#') { if(a=='#'){flag=1;cout<<"成功\n";}//栈顶和余留输入串都为#,匹配成功 else { cout<<"error\n"; cout< break; } } if(U.find(x)! =string: : npos)//x是非终结符的情况 { p=U.find(x); q=u.find(a); if(a=='#')q=t; temp=table[p][q]; cout< if(temp[0]! ='')//分析表中对应项不为error { r=9; while(temp[r]=='')r--; while(r>3) { if(temp[r]! ='^') { stack.append(1,temp[r]);//将X: : =x1x2...的规则右部各符号压栈 i++; } r--; } } else { cout<<"error\n"; cout< break; } } step++; } if(flag)cout< } intmain() { inti,j; string*G=newstring[50];//文法G string*P=newstring[50];//产生式集合P stringU,u;//文法G非终结符集合U,终结符集合u intn,t,k;//非终结符、终结符个数,产生式数 string*GG=newstring[50];//消除左递归后的文法GG string*PP=newstring[50];//文法GG的产生式集合PP stringUU,uu;//文法GG非终结符集合U,终结符集合u intnn,tt,kk;//消除左递归后的非终结符、终结符个数,产生式数 string**table;//分析表 cout<<"欢迎使用LL (1)语法分析器! \n\n\n"; cout<<"请输入文法(同一左部的规则在同一行输入,例如: E: : =E+T|T;用^表示空串)\n"; input_grammer(G); preprocess(G,P,U,u,n,t,k); cout<<"\n该文法有"< \n"; for(i=0;i cout< cout<<"该文法有"< \n"; for(i=0;i cout<<"\n\n左递归检测与消除\n\n"; if(eliminate_1(G,P,U,GG)) { preprocess(GG,PP,UU,uu,nn,tt,kk); cout<<"该文法存在左递归! \n\n消除左递归后的文法: \n\n"; for(i=0;i cout< cout<<"新文法有"< \n"; for(i=0;i cout< cout<<"新文法有"< \n"; for(i=0;i cout< //cout<<"新文法有"< \n"; //for(i=0;i } else {cout<<"该文法不存在左递归\n"; GG=G;PP=P;UU=U;uu=u;nn=n;tt=t;kk=k; } cout<<"求解FIRST集\n\n"; int*empty=ifempty(PP,UU,kk,nn); string*first=FIRST_X(PP,UU,uu,empty,kk,nn); for(i=0;i cout<<"FIRST("< "< cout<<"求解FOLLOW集\n\n"; for(i=0;i cout<<"FOLLOW("< "< cout<<"\n\n构造文法分析表\n\n"; table=create_table(PP,UU,uu,nn,tt,kk,first); cout<<""; for(i=0;i cout<<"#"< for(i=0;i { cout< for(j=0;j cou
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