编写一个程序实现LR(1)项目集及状态转换图构造、LR(1)分析表构造、并实现在利用LR(1)分析表分析字符串同时生成逆波兰式

时间: 2023-09-15 16:24:31 浏览: 117
以下是一个基于Java实现的LR(1)语法分析程序,包括LR(1)项目集及状态转换图构造、LR(1)分析表构造和利用LR(1)分析表分析字符串同时生成逆波兰式的功能。程序中使用了JavaCC工具生成LR(1)语法分析器。 LR1Parser.jj: ``` options { STATIC = false; } PARSER_BEGIN(LR1Parser) package com.example.lr1parser; import java.util.*; PARSER_END(LR1Parser) // Define terminals TOKEN : { <PLUS: "+"> | <MINUS: "-"> | <TIMES: "*"> | <DIV: "/"> | <LPAREN: "("> | <RPAREN: ")"> | <NUM: (["0"-"9"])+> } // Define non-terminals void start() : {} { expression() } void expression() : {} { term() ( <PLUS> term() )* } void term() : {} { factor() ( <TIMES> factor() )* } void factor() : {} { <NUM> | <LPAREN> expression() <RPAREN> } // Define LR(1) items List<Item> items = new ArrayList<Item>(); Item startItem = new Item(new Production("S", "E"), 0, "$"); items.add(startItem); // Define LR(1) item set Set<ItemSet> itemSetSet = new HashSet<ItemSet>(); // Define LR(1) transition table Map<ItemSet, Map<String, ItemSet>> transitionTable = new HashMap<ItemSet, Map<String, ItemSet>>(); // Define LR(1) action table Map<ItemSet, Map<String, Action>> actionTable = new HashMap<ItemSet, Map<String, Action>>(); // Define LR(1) goto table Map<ItemSet, Map<String, ItemSet>> gotoTable = new HashMap<ItemSet, Map<String, ItemSet>>(); // Define stack for parsing Stack<ItemSet> stack = new Stack<ItemSet>(); Stack<String> input = new Stack<String>(); // Define output queue for reverse polish notation Queue<String> outputQueue = new LinkedList<String>(); // Define state counter for generating state IDs int stateCounter = 0; // Define action types enum ActionType { SHIFT, REDUCE, ACCEPT, ERROR } // Define action class Action { ActionType type; int stateOrProduction; public Action(ActionType type, int stateOrProduction) { this.type = type; this.stateOrProduction = stateOrProduction; } } // Define item class Item { Production production; int dot; String lookahead; public Item(Production production, int dot, String lookahead) { this.production = production; this.dot = dot; this.lookahead = lookahead; } public boolean isReduceItem() { return dot == production.getRight().size(); } public String getNextSymbol() { if (isReduceItem()) { return null; } return production.getRight().get(dot); } public Item getNextItem() { if (isReduceItem()) { return null; } return new Item(production, dot + 1, lookahead); } public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append(production.getLeft()); sb.append(" ->"); for (int i = 0; i < production.getRight().size(); i++) { if (i == dot) { sb.append(" ."); } sb.append(" "); sb.append(production.getRight().get(i)); } if (dot == production.getRight().size()) { sb.append(" ."); } sb.append(", "); sb.append(lookahead); return sb.toString(); } } // Define item set class ItemSet { int id; Set<Item> items = new HashSet<Item>(); public ItemSet() { this.id = stateCounter++; } public ItemSet(Set<Item> items) { this.id = stateCounter++; this.items = items; } public void addItem(Item item) { items.add(item); } public Set<String> getLookaheads(String symbol) { Set<String> lookaheads = new HashSet<String>(); for (Item item : items) { if (!item.isReduceItem() && item.getNextSymbol().equals(symbol)) { lookaheads.add(item.lookahead); } } return lookaheads; } public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("I" + id + ":\n"); for (Item item : items) { sb.append(" " + item + "\n"); } return sb.toString(); } } // Define production class Production { String left; List<String> right; public Production(String left, String... right) { this.left = left; this.right = Arrays.asList(right); } public String getLeft() { return left; } public List<String> getRight() { return right; } public boolean isNullable() { for (String symbol : right) { if (!isNullable(symbol)) { return false; } } return true; } public static boolean isNullable(String symbol) { return symbol.equals("$") || symbol.equals("ε"); } public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append(left); sb.append(" ->"); for (String symbol : right) { sb.append(" "); sb.append(symbol); } return sb.toString(); } } // Generate LR(1) items void generateItems() { for (Production production : Productions.productions) { for (int i = 0; i <= production.getRight().size(); i++) { for (String lookahead : Productions.first(production.getRight().subList(i, production.getRight().size()))) { Item item = new Item(production, i, lookahead); items.add(item); } } } } // Generate LR(1) item set closure ItemSet closure(ItemSet itemSet) { ItemSet closure = new ItemSet(itemSet.items); boolean changed = true; while (changed) { changed = false; Set<Item> newItems = new HashSet<Item>(); for (Item item : closure.items) { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); if (nextSymbol != null) { for (Item i : items) { if (i.production.getLeft().equals(nextSymbol) && Productions.first(i.production.getRight()).contains(item.lookahead)) { Item newItem = new Item(i.production, 0, item.lookahead); if (!closure.items.contains(newItem)) { newItems.add(newItem); } } } } } if (!newItems.isEmpty()) { closure.items.addAll(newItems); changed = true; } } return closure; } // Generate LR(1) item set goto ItemSet goTo(ItemSet itemSet, String symbol) { Set<Item> newItems = new HashSet<Item>(); for (Item item : itemSet.items) { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); if (nextSymbol != null && nextSymbol.equals(symbol)) { newItems.add(item.getNextItem()); } } return closure(new ItemSet(newItems)); } // Generate LR(1) item set family void generateItemSetFamily() { ItemSet startItemSet = closure(new ItemSet(Collections.singleton(startItem))); itemSetSet.add(startItemSet); boolean changed = true; while (changed) { changed = false; Set<ItemSet> newSets = new HashSet<ItemSet>(); for (ItemSet itemSet : itemSetSet) { for (String symbol : Productions.getAllSymbols()) { ItemSet newItemSet = goTo(itemSet, symbol); if (!newItemSet.items.isEmpty() && !itemSetSet.contains(newItemSet)) { newSets.add(newItemSet); changed = true; } } } if (!newSets.isEmpty()) { itemSetSet.addAll(newSets); } } } // Generate LR(1) transition table void generateTransitionTable() { for (ItemSet itemSet : itemSetSet) { Map<String, ItemSet> transitionMap = new HashMap<String, ItemSet>(); for (String symbol : Productions.getAllSymbols()) { ItemSet newItemSet = goTo(itemSet, symbol); if (!newItemSet.items.isEmpty()) { transitionMap.put(symbol, newItemSet); } } transitionTable.put(itemSet, transitionMap); } } // Generate LR(1) action table void generateActionTable() { for (ItemSet itemSet : itemSetSet) { Map<String, Action> actionMap = new HashMap<String, Action>(); for (Item item : itemSet.items) { if (item.isReduceItem()) { if (item.production.getLeft().equals("S")) { actionMap.put("$", new Action(ActionType.ACCEPT, 0)); } else { for (String lookahead : Productions.follow(item.production.getLeft())) { actionMap.put(lookahead, new Action(ActionType.REDUCE, Productions.getProductionIndex(item.production))); } } } else { String nextSymbol = item.getNextSymbol(); if (nextSymbol != null) { ItemSet nextStateSet = transitionTable.get(itemSet).get(nextSymbol); actionMap.put(nextSymbol, new Action(ActionType.SHIFT, nextStateSet.id)); } } } for (String symbol : Productions.getAllSymbols()) { if (!actionMap.containsKey(symbol)) { actionMap.put(symbol, new Action(ActionType.ERROR, -1)); } } actionTable.put(itemSet, actionMap); } } // Generate LR(1) goto table void generateGotoTable() { for (ItemSet itemSet : itemSetSet) { Map<String, ItemSet> gotoMap = new HashMap<String, ItemSet>(); for (String symbol : Productions.getAllNonTerminals()) { ItemSet newItemSet = goTo(itemSet, symbol); if (!newItemSet.items.isEmpty()) { gotoMap.put(symbol, newItemSet); } } gotoTable.put(itemSet, gotoMap); } } // Parse input string and generate reverse polish notation void parse(String inputStr) { stack.clear(); input.clear(); outputQueue.clear(); stack.push(itemSetSet.iterator().next()); input.push("$"); for (int i = inputStr.length() - 1; i >= 0; i--) { input.push(String.valueOf(inputStr.charAt(i))); } while (true) { ItemSet state = stack.peek(); String symbol = input.peek(); Action action = actionTable.get(state).get(symbol); switch (action.type) { case SHIFT: stack.push(transitionTable.get(state).get(symbol)); input.pop();
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