编译原理实验报告《LL(1)语法分析器构造》

1、.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:GE: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

2、，并显示出分析过程。四、主要仪器设备硬件：微型计算机。软件： Code blocks（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：void input_grammer(string *G);/输入文法Gvoid preprocess(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，int eliminate_1(string *G,string *P,string U,string *GG);

3、/消除文法G中所有直接左递归得到文法GGint* ifempty(string* P,string U,int k,int n);/判断各非终结符是否能推导为空string* FIRST_X(string* P,string U,string u,int* empty,int k,int n)；求所有非终结符的FIRST集string FIRST(string U,string u,string* first,string s)；/求符号串s=X1X2.Xn的FIRST集string* create_table(string *P,string U,string u,int n,int t,i

4、nt k,string* first)；/构造分析表void analyse(string *table,string U,string u,int t,string s)；/分析符号串s 2、编写的源程序#include#include#includeusing namespace std;void input_grammer(string *G)/输入文法G,n个非终结符 int i=0;/计数 char ch=y; while(ch=y) cinGi+; coutch; void preprocess(string *G,string *P,string &U,string &u,int

5、 &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， int i,j,r,temp;/计数 char C;/记录规则中（）后的符号 int flag;/检测到（） n=t=k=0; for( i=0;i50;i+) Pi= ;/字符串如果不初始化，在使用Pij=a时将不能改变，可以用Pi.append(1,a) U=u= ;/字符串如果不初始化，无法使用Ui=a赋值，可以用U.append(1,a) for(n=0;!Gn.empty();n+) Un=Gn0; /非终结符集合，n为非终结符个数 for(i=0;in;i+) for(j=4;jGi.l

6、ength();j+) if(U.find(Gij)=string:npos&u.find(Gij)=string:npos) if(Gij!=|&Gij!=) /if(Gij!=(&Gij!=)&Gij!=|&Gij!=) ut+=Gij; /终结符集合，t为终结符个数 for(i=0;in;i+) flag=0;r=4; for(j=4;jGi.length();j+) Pk0=Ui;Pk1=:;Pk2=:;Pk3=; /* if(Gij=() j+;flag=1; for(temp=j;Gitemp!=);temp+); C=Gitemp+1; /C记录（）后跟的字符，将C添加到（）中所

7、有字符串后面 if(Gij=) j+;flag=0; */ if(Gij=|) /if(flag=1) Pkr+=C; k+;j+; Pk0=Ui;Pk1=:;Pk2=:;Pk3=; r=4; Pkr+=Gij; else Pkr+=Gij; k+; /获得产生式集合P，k为产生式个数int eliminate_1(string *G,string *P,string U,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）string arfa,beta;/所有形如A:=A|中的、连接起来形成的字符串arfa、betaint i,j,temp,m

8、=0;/计数int flag=0;/flag=1表示文法有左递归int flagg=0;/flagg=1表示某条规则有左递归char C=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;i20&Ui!= ;i+) flagg=0; arfa=beta=; for(j=0;j100&Pj0!= ;j+) if(Pj0=Ui) if(Pj4=Ui)/产生式j有左递归 flagg=1; for(temp=5;Pjtemp!= ;temp+) arfa.append(1,Pjtemp); if(Pj+14=Ui) arfa.append(|);/不

9、止一个产生式含有左递归 else for(temp=4;Pjtemp!= ;temp+) beta.append(1,Pjtemp); if(Pj+10=Ui&Pj+14!=Ui) beta.append(|); if(flagg=0)/对于不含左递归的文法规则不重写 GGm=Gi; m+; else flag=1;/文法存在左递归 GGm.append(1,Ui);GGm.append(:=); if(beta.find(|)!=string:npos) GGm.append(+beta+); else GGm.append(beta); while(U.find(C)!=string:np

10、os)C+; GGm.append(1,C); m+; GGm.append(1,C);GGm.append(:=); if(arfa.find(|)!=string:npos) GGm.append(+arfa+); else GGm.append(arfa); GGm.append(1,C);GGm.append(|); m+; C+; /A:=A|改写成A:=A，A=A|，return flag;int* ifempty(string* P,string U,int k,int n) int* empty=new int n;/指示非终结符能否推导到空串 int i,j,r; for(r

11、=0;rn;r+) emptyr=0;/默认所有非终结符都不能推导到空 int flag=1;/1表示empty数组有修改 int step=100;/假设一条规则最大推导步数为100步 while(step-) for(i=0;ik;i+) r=U.find(Pi0); if(Pi4=) emptyr=1;/直接推导到空 else for(j=4;Pij!= ;j+) if(U.find(Pij)!=string:npos) if(emptyU.find(Pij)=0) break; else break; if(Pij= ) emptyr=1;/多步推导到空 else flag=0; re

12、turn empty;string* FIRST_X(string* P,string U,string u,int* empty,int k,int n) int i,j,r,s,tmp; string* first=new stringn; char a; int step=100;/最大推导步数 while(step-) / coutstep100-stependl; for(i=0;ik;i+) /coutPiendl; r=U.find(Pi0); if(Pi4=&firstr.find()=string:npos) firstr.append(1,);/规则右部首符号为空 else

13、 for(j=4;Pij!= ;j+) a=Pij; if(u.find(a)!=string:npos&firstr.find(a)=string:npos)/规则右部首符号是终结符 firstr.append(1,a); break;/添加并结束 if(U.find(Pij)!=string:npos)/规则右部首符号是非终结符,形如X：=Y1Y2.Yk s=U.find(Pij); /coutPij:n; for(tmp=0;firststmp!=0;tmp+) a=firststmp; if(a!=&firstr.find(a)=string:npos)/将FIRSTY1中的非空符加入

14、 firstr.append(1,a); if(!emptys) break;/若Y1不能推导到空，结束 if(Pij= ) if(firstr.find()=string:npos) firstr.append(1,);/若Y1、Y2.Yk都能推导到空，则加入空符号 return first;string FIRST(string U,string u,string* first,string s)/求符号串s=X1X2.Xn的FIRST集 int i,j,r; char a; string fir; for(i=0;is.length();i+) if(si=) fir.append(1,

15、); if(u.find(si)!=string:npos&fir.find(si)=string:npos) fir.append(1,si);break;/X1是终结符，添加并结束循环 if(U.find(si)!=string:npos)/X1是非终结符 r=U.find(si); for(j=0;firstrj!=0;j+) a=firstrj; if(a!=&fir.find(a)=string:npos)/将FIRST(X1)中的非空符号加入 fir.append(1,a); if(firstr.find()=string:npos) break;/若X1不可推导到空，循环停止 i

16、f(i=s.length()/若X1-Xk都可推导到空 if(fir.find(si)=string:npos) /fir中还未加入空符号 fir.append(1,); return fir;string* create_table(string *P,string U,string u,int n,int t,int k,string* first)/构造分析表，P为文法G的产生式构成的集合 int i,j,p,q; string arfa;/记录规则右部 string fir,follow; string FOLLOW5=)#,)#,+)#,+)#,+*)#; string *table

17、=new string*n; for(i=0;in;i+) tablei=new stringt+1; for(i=0;in;i+) for(j=0;jt+1;j+) tableij= ;/table存储分析表的元素，“ ”表示error for(i=0;ik;i+) arfa=Pi; 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;jt;j+) p=U.find(Pi0); if(fir.find(uj)!=string:npos) q=j; tablepq=Pi; /对first（

18、）中的每一终结符置相应的规则 if(fir.find()!=string:npos) follow=FOLLOWp;/对规则左部求follow() for(j=0;jt;j+) if(q=follow.find(uj)!=string:npos) q=j; tablepq=Pi; /对follow（）中的每一终结符置相应的规则 tablept=Pi;/对#所在元素置相应规则 return table; void analyse(string *table,string U,string u,int t,string s)/分析符号串s string stack;/分析栈 string ss=s

19、;/记录原符号串 char x;/栈顶符号 char a;/下一个要输入的字符 int flag=0;/匹配成功标志 int i=0,j=0,step=1;/符号栈计数、输入串计数、步骤数 int p,q,r; string temp; for(i=0;!si;i+) if(u.find(si)=string:npos)/出现非法的符号 couts不是该文法的句子n; return; s.append(1,#); stack.append(1,#);/#进入分析栈 stack.append(1,U0);i+;/文法开始符进入分析栈 a=s0; /coutstackendl; cout步骤 分析

20、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 coutstep stack s ; x=stacki;stack.erase(i,1);i-;/取栈顶符号x,并从栈顶退出 /coutxendl; if(u.find(x)!=string:npos)/x是终结符的情况 if(x=a) s.erase(0,1);a=s0;/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 couterrorn; coutss不是该文法的句子n; break; if(x=#) if(a=#) flag=1;c

21、out成功n;/栈顶和余留输入串都为#，匹配成功 else couterrorn; coutss不是该文法的句子n; 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=tablepq; couttemp3) if(tempr!=) stack.append(1,tempr);/将X:=x1x2.的规则右部各符号压栈 i+; r-; else couterrorn; coutss不是该文法的句子n; break; step+; if(flag) coutendlss是该文

22、法的句子n; int main() int i,j; string *G=new string50;/文法G string *P=new string50;/产生式集合P string U,u;/文法G非终结符集合U，终结符集合u int n,t,k;/非终结符、终结符个数,产生式数 string *GG=new string50;/消除左递归后的文法GG string *PP=new string50;/文法GG的产生式集合PP string UU,uu;/文法GG非终结符集合U，终结符集合u int nn,tt,kk;/消除左递归后的非终结符、终结符个数,产生式数 string* tabl

23、e;/分析表 cout 欢迎使用LL(1)语法分析器!nnn; 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); coutn该文法有n个非终结符：n; for(i=0;in;i+) coutUi; coutendl; cout该文法有t个终结符：n; for(i=0;it;i+) coutui; coutnn 左递归检测与消除nn; if(eliminate_1(G,P,U,GG) preprocess(GG,PP,UU,uu,nn,tt,kk); cout该文法存

24、在左递归！nn消除左递归后的文法:nn; for(i=0;inn;i+) coutGGiendl; coutendl; cout新文法有nn个非终结符：n; for(i=0;inn;i+) coutUUi; coutendl; cout新文法有tt个终结符：n; for(i=0;itt;i+) coutuui; coutendl; /cout新文法有kk个产生式：n; /for(i=0;ikk;i+) coutPPiendl; 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nn; int *empty=ifempty(PP,UU,kk,nn); string* first=FIRST_X(