实验3识别无符号数的词法分析器设计实现c++.docx
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实验3识别无符号数的词法分析器设计实现c++
实验三识别无符号数的词法分析器程序设计
一、实验目的与要求
通过编写并上机调试一个词法分析程序，掌握在对程序设计语言的源程序进行扫描的过程中，将源程序分解成各类单词的词法分析方法。
二、实验重难点
DFA无符号数的词法分析器编码实现
三、实验内容与要求
1.阅读实验案例，明确实验要求和程序实现方案；
2.参考实验案例，完善该无符号数的词法分析器设计程序。
四、实验学时
2课时
五、实验设备与环境
C语言编译环境
六、实验案例
1.无符号数的词法分析器原理
（1）正规式表示：
Unsigneddigital:
d…d…d…dESd…d,itincludesfourregularexpressions:
dd*如：
556567
d*.dd*如：
.55.65.67
d*ESdd*如：
E5E+565E-67
d*.dd*ESdd*如：
.5E55.65E+565.4E-67
while
VT={0,···,9,·,+,-,E}
d=0|1|···|9
S=+|-|ε
（2）NFA表示:
（3）经过NFA转DFA和DFA的化简后得到无符号数的DFA表示：
2.设计要求
选取无符号数的算术四则运算中的各类单词为识别对象，要求将其中的各个单词识别出来。
输入：
由无符号数和+，－，*，/,（,）构成的算术表达式，如1.5E+2－100。
输出：
对识别出的每一单词均单行输出其类别码。
单词符号
类别码（CLASS）
单词值（VALUE）
无符号数
1
数字值
+
2
+
-
3
-
*
4
*
/
5
/
（
6
（
）
7
）
如1（对应1.5E+2）
3（对应-）
1（对应100）
3、程序源代码：
4、运行结果：
测试用例1：
0.23E-12-E12
结论：
（1）案例中的程序只给出了A到B\C及其后续通路的程序，没有给出A到D及其后续通路的程序。
因此不能识别E12是一个无符号数。
测试用例2：
0.23E*12/a（0.23E-12）
结论：
（2）案例中的程序只给出了若输入的字符串符合无符号数的DFA语法规则，将该无符号数识别出来，并没有给出当输入的字符串不符合无符号数的DFA语法规则时，如何处理。
请将案例程序按下表规则补充完整。
错误提示有两层含义，一个是输入字符不属于输入字母表，一个是输入字符正确但不合语法规则，这两种错误都应该予以检测并给出相应的处理。
但案例程序只检测了第一种错误。
七、无符号数的词法分析器设计的完善
1.设计要求，对案例程序的BUG进行完善：
（1）案例中的程序只给出了A到B\C及其后续通路的程序，没有给出A到D及其后续通路的程序，请将A到D及其后续通路的程序给出。
（2）案例中只给出了若输入的字符串符合无符号数的DFA语法规则，将该无符号数识别出来，并没有给出当输入的字符串不符合无符号数的DFA语法规则时如何处理。
请将案例程序按下表规则补充完整。
注意：
3个非终态都应该给出相应的判断。
单词符号
类别码（CLASS）
单词值（VALUE）
无符号数
1
数字值
+
2
无值
-
3
无值
*
4
无值
/
5
无值
（
6
无值
）
7
无值
非法的字符串
8
该非法的字符串
2.词法分析程序（c++语言版，保持良好的缩进关系，主函数不能改，只能改AssortIdentify（）、Output（）函数等相应的函数）：
#include
usingnamespacestd;
#defineM101//最多可输入的字符数
#defineUNSIGNEDNUMBER1//无符号数
#definePLUS2//加号
#defineSUBTRACT3//减号
#defineMULTIPLY4//乘号
#defineDIVIDE5//除号
#defineLEFTBRACKET6//左括号
#defineRIGHTBRACKET7//右括号
#defineILLEGAL8//非法的字符串
classAccidenceAnalysis//定义词法分析器类
{
private:
chartestStr[M],*p;//私有数据
public:
AccidenceAnalysis（）;//构造函数，功能一般是对类做初始化
voidInputStr（）;//输入函数
voidOutput（inta,char*p1,char*p2）;//输出函数
intIsAcceptantCharacter（char*p）;//判断输入字符是否属于字符集
intIsOperator（char*p）;//判断字符是否是字符集[+,-,*,/,（,）]中的字符
intIsUnsignedNum（char*p）;//判断字符是否是0--9的整数
voidAbnormityExamine（chara[]）;//异常检测函数
voidIdentifyOperator（char*p）;//识别字符集[+,-,*,/,（,）]中的字符
voidAssortIdentify（）;//对输入字符分类识别
};
AccidenceAnalysis:
:
AccidenceAnalysis（）
{
inti;
for（i=0;itestStr[i]='\0';//\0是C++中字符串的结尾标志，存储在字符串的结尾。
p=&testStr[0];//指针P指向字符数组首元素
}
voidAccidenceAnalysis:
:
InputStr（）
{
cout<<"\t请按要求输入您要分析的语句，所输字符应在要求范围（不超过"<";
charch;
inti=0;
while（（ch=cin.get（））!
='\n'）//cin.get（）是保留回车在输入流队列中的.而cin是丢弃回车的.
{
testStr[i]=ch;
i++;
}
AbnormityExamine（testStr）;
}
voidAccidenceAnalysis:
:
AbnormityExamine（chara[]）
{
intj=0;
char*ptr1,*ptr2;
ptr1=a;//指向字符串数组a
ptr2=a;
while（*ptr2!
='\0'）
{
j++;
if（!
IsAcceptantCharacter（ptr2））
{
cout<<"\t您输入的第"<"\
<<"将被跳过."<ptr2++;
continue;//结束本次循环,继续下次循环,并且进行条件判断;
}
else
{
*ptr1=*ptr2;
ptr1++;
ptr2++;
}
}
while（ptr1<=ptr2）
{
*ptr1='\0';
ptr1++;
}
}
voidAccidenceAnalysis:
:
Output（inta,char*p1,char*p2）
{if（a!
=ILLEGAL）{
cout<<"\t类别码：
"<";
while（p1<=p2）
{
cout<<*p1;
p1++;
}
}else{
cout<<"\t类别码：
"<";
while（p1<=p2）
{
cout<<*p1;
p1++;
}
cout<}
}
intAccidenceAnalysis:
:
IsOperator（char*p）
{
charch=*p;
if（ch=='+'||ch=='-'||ch=='*'||ch=='/'||ch=='（'||ch=='）'）
return1;
else
return0;
}
intAccidenceAnalysis:
:
IsUnsignedNum（char*p）
{
charch=*p;
if（'0'<=ch&&ch<='9'）
return1;
else
return0;
}
intAccidenceAnalysis:
:
IsAcceptantCharacter（char*p）
{
charch=*p;
if（IsOperator（p）||IsUnsignedNum（p）||ch=='E'||ch=='.'）
return1;
elsereturn0;
}
voidAccidenceAnalysis:
:
IdentifyOperator（char*p）
{
charch=*p;
switch（ch）
{
case'+':
Output（PLUS,p,p）;break;
case'-':
Output（SUBTRACT,p,p）;break;
case'*':
Output（MULTIPLY,p,p）;break;
case'/':
Output（DIVIDE,p,p）;break;
case'（':
Output（LEFTBRACKET,p,p）;break;
case'）':
Output（RIGHTBRACKET,p,p）;break;
default:
break;
}
}
voidAccidenceAnalysis:
:
AssortIdentify（）
{
while（*p!
='\0'）
{//从DFA的初始状态出发进行分类识别
if（IsOperator（p））//情况1：
从状态A出发，判断输入是否为符号，如果是，则不是无符号数，而是运算符，调用运算符识别函数IdentifyOperator（char*p）识别运算符。
{
IdentifyOperator（p++）;
continue;
}
elseif（IsUnsignedNum（p）||*p=='.'）//情况2：
从状态A出发，判断输入是否为为数字或者'.'
{
char*p1=p;//拼数，从指针p1到指针p之间的所有的字符串
if（IsUnsignedNum（p））//情况2.1：
从状态A出发，如果输入为数字,到达状态B
{
while（IsUnsignedNum（p））//情况2.1.1：
B之后如果输入为数字,且后面都是数字，则到达终态B，可以判定为无符号数。
p++;
if（*p=='\0'）
{
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;//拼数，从指针p1到指针p之间的所有的字符串
p++;
continue;
}
elseif（*p=='E'）//情况2.1.2：
B之后如果输入E，到达状态D，需要进一步判断。
{
///////////////////////////////////////
char*p1=p;
p++;
if（*p1=='+'|*p=='-'）{
if（IsUnsignedNum（p））//情况2.1.2.1：
D之后如果输入d、+、-，且后面一直都是输入d，则到达终态F，可以判断是无符号数。
（因为s为+、-、）
{
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='+'||*p=='-'）
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
}else{
p++;
Output（ILLEGAL,p1,--p）;
p++;
continue;
}
////////////////////////////////////////
}
elseif（*p=='.'）//情况2.2.3：
从状态B出发，如果输入为'.',到达状态C。
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））//情况2.2.3.1：
从状态C出发，如果输入为d,到达状态E
p++;
if（*p=='\0'）//情况2.2.3.1.1：
如果遇到字符串结束标志，到达终态E，可以判断为无符号数
{
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='E'）//情况2.2.3.1.2：
从状态E出发，如果输入E,到达状态D，重复刚才状态D之后的判断。
（D之后如果输入d、+、-，且后面一直都是输入d，则到达终态F，可以判断是无符号数。
（因为s为+、-、））
{
///////////////////////////////////////
char*p1=p;
p++;
if（*p1=='+'|*p=='-'）{
if（IsUnsignedNum（p））
{
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='+'||*p=='-'）
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
}else{
p++;
Output（ILLEGAL,p1,--p）;
p++;
continue;
}
///////////////////////////////////////////
}
}
}
if（*p=='.'）//情况2.2：
从状态A出发，如果输入为'.'。
到达状态C
{
p++;
if（IsUnsignedNum（p））//情况2.2.1：
C到E
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
if（*p=='\0'）//情况2.2.1.1：
C到E后到终态
{
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='E'）//情况2.2.1.2：
E到D
{
p++;
if（IsUnsignedNum（p））//情况2.2.1.2：
D到H
{
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='+'||*p=='-'）//情况2.2.1.2：
D到F
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））//情况2.2.1.2：
F到H
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
}
}
}
}
/////////////////////////////////
elseif（*p=='E'）//情况2.1.2：
B之后如果输入E，到达状态D，需要进一步判断。
{
char*p1=p;
p++;
if（*p1=='+'|*p=='-'）{
if（IsUnsignedNum（p））
{
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
elseif（*p=='+'||*p=='-'）
{
p++;
while（IsUnsignedNum（p））
p++;
Output（UNSIGNEDNUMBER,p1,--p）;
p++;
continue;
}
}else{
p++;
Output（ILLEGAL,p1,--p）;
p++;
continue;
}
}
//////////////////////////////////////
}
cout<cout<<"\t单词分析完毕."<}
intmain（）
{
AccidenceAnalysisaccidenceanalysis;
accidenceanalysis.InputStr（）;
accidenceanalysis.AssortIdentify（）;
return0;
}
3.测试数据及运行结果（可截图）：
截图上要有自己的姓名学号信息
测试用例1运行截图：
0.23E-12-E12
测试用例2运行截图：
0.23E*12/a（0.23E-12）E*50.23E+*5.*5
4.实验结果分析与心得体会
教师评语：
是否完成实验程序的预备设计？
是：
不是：
程序能否正常运行？
是：
不是：
有无测试数据及结果分析是：
不是：
是否在本次规定时间完成所有项目？
是：
不是：
实验成绩等级：
教师签名：
N0:
时间：
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