编译原理实验报告材料《LL1语法分析报告器构造》.docx
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编译原理实验报告材料《LL1语法分析报告器构造》
《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;rintflag=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;ifor(i=0;ifor(j=0;jtable[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;icout<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;icout<cout<<"新文法有"<\n";
for(i=0;icout<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;icout<<"FIRST("<"<cout<<"求解FOLLOW集\n\n";
for(i=0;icout<<"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