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LL1文法分析

【实验目的】

通过完成预测分析法的语法分析程序，了解预测分析法和递归子程序法的区别和联系。使了解语法分析的功能，掌握语法分析程序设计的原理和构造方法，训练掌握开发应用程序的基本方法。

【实验内容】

u 根据某一文法编制调试 LL （ 1 ）分析程序，以便对任意输入的符号串进行分析。

u 构造预测分析表，并利用分析表和一个栈来实现对上述程序设计语言的分析程序。

u 分析法的功能是利用LL（1）控制程序根据显示栈顶内容、向前看符号以及LL（1）分析表，对输入符号串自上而下的分析过程。

【设计思想】

（1）定义部分：定义常量、变量、数据结构。

（2）初始化：设立LL(1)分析表、初始化变量空间（包括堆栈、结构体、数组、临时变量等）；

（3）控制部分：从键盘输入一个表达式符号串；

（4）利用LL(1)分析算法进行表达式处理：根据LL(1)分析表对表达式符号串进行堆栈（或其他）操作，输出分析结果，如果遇到错误则显示错误信息。

【实验要求】

（1）编程时注意编程风格：空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。

（2）如果遇到错误的表达式，应输出错误提示信息。

代码：

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
#include<vector>
#include<stack>
#include<set>
#include<cstring>
using namespace std;
map<char, int>getnum;
char text[100]; //获得对应字符
vector<string>proce;
int table[100][100]; //预测分析表
int num = 0; int numvt = 0; //numvt是终结符集合，0是'#'，numvt表空字
string first[100];
 
string follow[200];
void readin()
{
    memset(table, -1, sizeof(table));
    getnum['#'] = 0;
    text[0] = '#';
    cout << "请输入所有的终结符：" << endl;
    char x;
    do
    {
        cin >> x;
        getnum[x] = ++num;
        text[num] = x;
    } while (cin.peek() != '
');
    numvt = ++num;
    getnum['@'] = numvt; //kong zi
    text[num] = ('@');
    cout << "请输入所有非终结符：" << endl;
    do
    {
        cin >> x;
        getnum[x] = ++num;
        text[num] = x;
    } while (cin.peek() != '
');
    cout << "输入产生式集合（空用'@'表示）,以'end'结束:" << endl;
    string pro;
    while (cin >> pro&&pro != "end")
    {
        string ss;
        ss += pro[0];
        for (int i = 3; i<pro.size(); i++)
        {
            if (pro[i] == '|')
            {
                proce.push_back(ss);
                ss.clear(); ss += pro[0];
            }
            else
            {
                ss += pro[i];
            }
        }
        proce.push_back(ss);
    }
}
 
void jiaoji(string &a, string b) //a=a or b 取a,b交集赋值给a
{
    set<char>se;
    for (int i = 0; i<a.size(); i++)
        se.insert(a[i]);
    for (int i = 0; i<b.size(); i++)
        se.insert(b[i]);
    string ans;
    set<char>::iterator it;
    for (it = se.begin(); it != se.end(); it++)
        ans += *it;
    a = ans;
}
 
string get_f(int vn, int & has_0) //dfs:vn能推出的不含空字的vt集合，并且判断vn能否推出空字
{
    if (vn == numvt)has_0 = 1;
    if (vn<numvt)return first[vn];
    string ans;
    for (int i = 0; i<proce.size(); i++)
    {
        if (getnum[proce[i][0]] == vn)
            ans += get_f(getnum[proce[i][1]], has_0);
    }
    return ans;
}
 
void getfirst()
{
    for (int i = 1; i <= numvt; i++) //终结符，first集是其本身。
    {
        first[i] += ('0' + i);
    }
    for (int j = 0; j<proce.size(); j++) //扫描所有产生式
    {
        int k = 0; int has_0 = 0; //k扫瞄该产生式
        do{
            has_0 = 0;
            k++;
            if (k == proce[j].size()) //推到最后一个了，则附加空字
            {
                first[getnum[proce[j][0]]] += ('0' + numvt);
                break;
            } //合并之
            jiaoji(first[getnum[proce[j][0]]], get_f(getnum[proce[j][k]], has_0));
        } while (has_0); //到无法推出空字为止
    }
}
 
void print_first()
{
    cout << "first集:" << endl;
    for (int i = 1; i <= num; i++)
    {
        cout << "first [" << text[i] << "]: ";
        for (int j = 0; j<first[i].size(); j++)
            cout << text[first[i][j] - '0'] << " ";
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
}
 
void getfollow()
{
    jiaoji(follow[getnum[proce[0][0]]], "0"); //先添加'#'；
    for (int j = 0; j<proce.size(); j++) //扫所有产生式
    {
        for (int jj = 1; jj<proce[j].size(); jj++) //每个非终结符的follow集
        {
            if (getnum[proce[j][jj]] <= numvt)continue; //vt无follow集
            int k = jj; int has_0;
            do
            {
                has_0 = 0;
                k++;
                if (k == proce[j].size()) //都能推出空字，follow集=产生式左边的vn，
                {
                    jiaoji(follow[getnum[proce[j][jj]]], follow[getnum[proce[j][0]]]);
                    break;
                }
                jiaoji(follow[getnum[proce[j][jj]]], get_f(getnum[proce[j][k]], has_0));
            } while (has_0);
        }
    }
}
 
void gettable() //得预测分析表
{
    for (int i = 0; i<proce.size(); i++) //扫所有产生式
    {
        if (proce[i][1] == '@') //直接推出空字的，特判下（follow集=产生式左边的vn中元素填）
        {
            string flw = follow[getnum[proce[i][0]]];
            for (int k = 0; k<flw.size(); k++)
            {
                table[getnum[proce[i][0]]][flw[k] - '0'] = i;
            }
        }
        string temps = first[getnum[proce[i][1]]];
        for (int j = 0; j<temps.size(); j++) //考察first集
        {
            if (temps[j] != ('0' + numvt))
            {
                table[getnum[proce[i][0]]][temps[j] - '0'] = i;
            }
            else //有空字的，考察follw集
            {
                string flw = follow[getnum[proce[i][1]]];
                for (int k = 0; k<flw.size(); k++)
                {
                    table[getnum[proce[i][0]]][flw[k] - '0'] = i;
                }
            }
        }
    }
}
 
string get_proce(int i) //由对应下标获得对应产生式。
{
    if (i<0)return " "; //无该产生式
    string ans;
    ans += proce[i][0];
    ans += "->";
    for (int j = 1; j<proce[i].size(); j++)
        ans += proce[i][j];
    return ans;
}
 
void print_table()
{
    cout << "预测分析表：" << endl;
    for (int i = 0; i<numvt; i++)
        cout << '	' << text[i];
    cout << endl;
    for (int i = numvt + 1; i <= num; i++)
    {
        cout << text[i];
        for (int j = 0; j<numvt; j++)
        {
            cout << '	' << get_proce(table[i][j]);
        }
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
}
 
void print_follow()
{
    cout << "follow集：" << endl;
    for (int i = numvt + 1; i <= num; i++)
    {
        cout << "follow [" << text[i] << "]: ";
        for (int j = 0; j<follow[i].size(); j++)
            cout << text[follow[i][j] - '0'] << " ";
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
}
string word;
 
bool analyze() //总控，分析字word的合法性，若合法，输出所有产生式。
{
    stack<char>sta;
    sta.push('#'); sta.push(proce[0][0]);
    int i = 0;
    while (!sta.empty())
    {
        int cur = sta.top();
        sta.pop();
        if (cur == word[i]) //是终结符，推进
        {
            i++;
        }
        else if (cur == '#') //成功，结束
        {
            return 1;
        }
        else if (table[getnum[cur]][getnum[word[i]]] != -1) //查表
        {
            int k = table[getnum[cur]][getnum[word[i]]];
            cout << proce[k][0] << "->";
            for (int j = 1; j<proce[k].size(); j++)
                cout << proce[k][j];
            cout << endl;
            for (int j = proce[k].size() - 1; j>0; j--) //逆序入栈
            {
                if (proce[k][j] != '@')
                    sta.push(proce[k][j]);
            }
        }
        else //失败！
        {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}
 
int main()
{
    readin();
    getfirst();
    getfollow();
    getfollow();
    gettable();
    print_first();
    print_follow();
    print_table();
    cout << "请输入字：" << endl;
    cin >> word;
    if (analyze())
        cout << "succeed!该字有效，所用产生式如上。" << endl;
    else cout << "error!" << endl;
    return 0;
}

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